树——平衡二叉树插入和查找的JAVA实现

package com.tomsnail.data.tree;

/**

 * AVL二叉平衡树

 * @author tomsnail

 * @date 2015年3月30日 下午4:35:50

 */

public class AVLTree {

    

    /**

     * 根节点

     * @author tomsnail

     * @date 2015年3月30日 下午4:36:54

     */

    private AVLNode rootNode;

    

    private String bulidType = "";

    

    /**

     * 增加一个节点

     * @author tomsnail

     * @date 2015年3月30日 下午4:36:08

     */

    public void add(int value){

        AVLNode subNode = null;

        if(rootNode==null){

            subNode  = new AVLNode(value);

            rootNode = subNode;

        }else{            

            subNode = addNode(rootNode,value);

        }

        reBuild(subNode);



    }

    

    private AVLNode addNode(AVLNode node,int value){

        AVLNode subNode = null;

        if(node.getValue()>value){

            if(node.getLeftNode()==null){

                subNode = new AVLNode(value);

                node.setLeftNode(subNode);

            }else{

                subNode = addNode(node.getLeftNode(), value);

            }

        }

        if(node.getValue()<value){

            if(node.getRightNode()==null){

                subNode = new AVLNode(value);

                node.setRightNode(subNode);

            }else{

                subNode = addNode(node.getRightNode(),value);

            }

        }

        return subNode;

    }

    /**

     * 重平衡树

     * @author tomsnail

     * @date 2015年3月30日 下午5:42:00

     */

    private void reBuild(AVLNode node){

        if(node!=null){

            AVLNode tempRootNode = findTempRootNode(node);

            if(tempRootNode!=null){

                if(bulidType.equals("ll")){

                    Lrotate(node,tempRootNode);

                }else if(bulidType.equals("rr")){

                    Rrotate(node,tempRootNode);

                }else if(bulidType.equals("lr")){

                    Rrotate(node,tempRootNode.getLeftNode());

                    Lrotate(node,tempRootNode);

                }else if(bulidType.equals("rl")){

                    Lrotate(node,tempRootNode.getRightNode());

                    Rrotate(node,tempRootNode);

                }

            }

        }

    }

    /**

     * 左旋

     * @author tomsnail

     * @date 2015年3月30日 下午9:23:28

     */

    private void Rrotate(AVLNode node,AVLNode tempRootNode){

        AVLNode rotateNode = tempRootNode.getRightNode();

        AVLNode rootNode = tempRootNode.getRootNode();

        String type = "";

        if(rootNode!=null){

            if(rootNode.getLeftNode()==tempRootNode){

                type="l";

            }else{

                type="r";

            }

        }

        AVLNode adjustNode = rotateNode.getLeftNode();

        rotateNode.setLeftNode(tempRootNode);

        tempRootNode.setRightNode(null);

        if(adjustNode!=null){

            tempRootNode.setRightNode(adjustNode);

        }

        if(rootNode==null){

            rotateNode.setRootNode(null);

            this.rootNode = rotateNode;

        }

        if(type.equals("r")){

            rootNode.setRightNode(rotateNode);

        }else if(type.equals("l")){

            rootNode.setLeftNode(rotateNode);

        }

    }

    /**

     * 右旋

     * @author tomsnail

     * @date 2015年3月30日 下午9:23:28

     */

    private void Lrotate(AVLNode node,AVLNode tempRootNode){

        AVLNode rotateNode = tempRootNode.getLeftNode();

        AVLNode rootNode = tempRootNode.getRootNode();

        String type = "";

        if(rootNode!=null){

            if(rootNode.getLeftNode()==tempRootNode){

                type="l";

            }else{

                type="r";

            }

        }

        AVLNode adjustNode = rotateNode.getRightNode();

        rotateNode.setRightNode(tempRootNode);

        tempRootNode.setLeftNode(null);

        if(adjustNode!=null){

            tempRootNode.setLeftNode(adjustNode);

        }

        if(rootNode==null){

            rotateNode.setRootNode(null);

            this.rootNode = rotateNode;

        }

        if(type.equals("r")){

            rootNode.setRightNode(rotateNode);

        }else if(type.equals("l")){

            rootNode.setLeftNode(rotateNode);

        }

    }

    

    /**

     * 查找最小不平衡的根节点

     * @author tomsnail

     * @date 2015年3月30日 下午5:40:55

     */

    private AVLNode findTempRootNode(AVLNode node){

        AVLNode noB = getNoBalance(node);

        if(noB==null){

            return null;

        }

        if(isTypeLL(noB)){

            bulidType = "ll";

        }else if(isTypeRR(noB)){

            bulidType = "rr";

        }else if(isTypeLR(noB)){

            bulidType = "lr";

        }else if(isTypeRL(noB)){

            bulidType = "rl";

        }

        return noB;

    }

    

    private boolean isTypeLL(AVLNode noB){

        try {

            if(noB.getRightNode()==null&&noB.getLeftNode().getRightNode()==null&&!noB.getLeftNode().getLeftNode().hasSubNode()){

                return true;

            }

            if(noB.getRightNode()!=null&&noB.getLeftNode().getRightNode()!=null&&noB.getLeftNode().getLeftNode().hasSubNode()){

                return true;

            }

        } catch (Exception e) {

        }

        return false;

    }

    private boolean isTypeRR(AVLNode noB){

        try {

            if(noB.getLeftNode()==null&&noB.getRightNode().getLeftNode()==null&&!noB.getRightNode().getRightNode().hasSubNode()){

                return true;

            }

            if(noB.getLeftNode()!=null&&noB.getRightNode().getLeftNode()!=null&&noB.getRightNode().getRightNode().hasSubNode()){

                return true;

            }

        } catch (Exception e) {

        }

        return false;

    }

    private boolean isTypeLR(AVLNode noB){

        try {

            if(noB.getRightNode()==null&&noB.getLeftNode().getLeftNode()==null&&!noB.getLeftNode().getRightNode().hasSubNode()){

                return true;

            }

            if(noB.getRightNode()!=null&&noB.getLeftNode().getLeftNode()!=null&&noB.getLeftNode().getRightNode().hasSubNode()){

                return true;

            }

        } catch (Exception e) {

        }

        return false;

    }

    private boolean isTypeRL(AVLNode noB){

        try {

            if(noB.getLeftNode()==null&&noB.getRightNode().getRightNode()==null&&!noB.getRightNode().getLeftNode().hasSubNode()){

                return true;

            }

            if(noB.getLeftNode()!=null&&noB.getRightNode().getRightNode()!=null&&noB.getRightNode().getLeftNode().hasSubNode()){

                return true;

            }

        } catch (Exception e) {

        }

        return false;

    }

    

    private AVLNode getNoBalance(AVLNode node){

        if(node.getRootNode()==null){

            return null;

        }else{

            if(!isBalance(node.getRootNode())){

                return node.getRootNode();

            }else{

                return getNoBalance(node.getRootNode());

            }

        }

    }/**

     * 查找一个节点

     * @author tomsnail

     * @date 2015年3月30日 下午4:36:35

     */

    public AVLNode find(int value){

        return findWith2(rootNode,value);

    }

    private AVLNode findWith2(AVLNode node,int value){

        if(node==null){

            return null;

        }

        System.out.println(node.getValue());

        if(node.getValue()>value){

            return findWith2(node.getLeftNode(),value);

        }else if(node.getValue()<value){

            return findWith2(node.getRightNode(),value);

        }else{

            return node;

        }

    }

    

    public void midScan(AVLNode node){

        if(node==null){

            return;

        }

        midScan(node.getLeftNode());

        System.out.println(node.getValue());

        midScan(node.getRightNode());

    }

    

    public AVLNode getRootNode() {

        return rootNode;

    }



    public static void main(String[] args) {

        int[] is = new int[]{10,11,23,3,5,44,32,4,6,18,19,7,8,70,50,60,40,55,65,53,80};//10,11,23,3,5,44,32,4,6,18,19,7,8,70,50,60,40,55,65,53,80

        AVLTree tree = new AVLTree();

        for(int i=0;i<is.length;i++){

            tree.add(is[i]);

        }

        System.out.println(tree.getRootNode().getValue());

        System.out.println("----------------------------");

        tree.midScan(tree.getRootNode());

        System.out.println(isBalance(tree.getRootNode()));

    }

    

    

    public static int depth(AVLNode node){

        if(node==null){

            return 0;

        }else{        

            int ld = depth(node.getLeftNode());        

            int rd = depth(node.getRightNode());        

            return 1 + (ld >rd ? ld : rd);    

        }

    }

    

    public static boolean isBalance(AVLNode node){    

        if (node==null)         

            return true;    

        int dis = depth(node.getLeftNode()) - depth(node.getRightNode());    

        if (dis>1 || dis<-1 )        

            return false;    

        else        

            return isBalance(node.getLeftNode()) && isBalance(node.getRightNode());

    }

}class AVLNode{

    private int value;

    private AVLNode leftNode;

    private AVLNode rightNode;

    private AVLNode rootNode;

    public int getValue() {

        return value;

    }

    public void setValue(int value) {

        this.value = value;

    }

    public AVLNode getLeftNode() {

        return leftNode;

    }

    public void setLeftNode(AVLNode leftNode) {

        this.leftNode = leftNode;

        if(leftNode!=null){

            leftNode.setRootNode(this);

        }

    }

    public AVLNode getRightNode() {

        return rightNode;

    }

    public void setRightNode(AVLNode rightNode) {

        this.rightNode = rightNode;

        if(rightNode!=null){

            rightNode.setRootNode(this);

        }

    }

    

    public AVLNode getRootNode() {

        return rootNode;

    }

    public void setRootNode(AVLNode rootNode) {

        this.rootNode = rootNode;

    }

    

    public boolean hasSubNode(){

        if(this.leftNode!=null||this.rightNode!=null){

            return true;

        }else{

            return false;

        }

    }

    

    public AVLNode(){

    }

    public AVLNode(int value){

        this.value = value;

    }

}