Java--二叉树代码实现
二叉树
ps:这里只讲解二叉树的主要方法的实现过程，内容比较进阶，不讲解二叉树的基本知识！！！！
基础代码–构建一个二叉树
static class TreeNode
{
public char value;
public TreeNode left;
public TreeNode right;
public TreeNode(char value)
{
this.value=value;
}
}
public TreeNode newTree()
{
TreeNode A = new TreeNode('A');
TreeNode B = new TreeNode('B');
TreeNode C = new TreeNode('C');
TreeNode D = new TreeNode('D');
TreeNode E = new TreeNode('E');
TreeNode F = new TreeNode('F');
TreeNode G = new TreeNode('G');
TreeNode H = new TreeNode('H');
A.left = B;
A.right = C;
B.left = D;
B.right = E;
C.left = F;
C.right = G;
E.right = H;
return A;
}
由代码可知，我们创建的二叉树的结构如下图
以下代码基本都用到了递归思想
1.二叉树的前序遍历
1.1 思想
前序遍历的核心思想就是 根 左 右
先打印根，再打印左，再打印右
如果我们的树是一颗很庞大的树，可以把大问题小化，比如上面那个树有8个结点，我们可以只看前三个，也就是
打印出来A之后，递归打印左树B，然后再打印右树C
现在结合代码来看
看不清的可以放大来看
这个是三个结点的思想画法，多个结点也这样画，可以自己动手画一下
1.2 代码
public void prevOrder(TreeNode root)
{
if(root==null)
{
return;
}
System.out.print(root.value+" ");
prevOrder(root.left);
prevOrder(root.right);
}
2.二叉树的中序遍历
2.1 思想
画法同前序遍历
2.2 代码
public void inOrder(TreeNode root)
{
if(root==null)
{
return;
}
inOrder(root.left);
System.out.print(root.value+" ");
inOrder(root.right);
}
3.二叉树的后续遍历
3.1 思想
画法同前序遍历和中序遍历
3.2 代码
public void postOrder(TreeNode root)
{
if(root==null)
{
return;
}
postOrder(root.left);
postOrder(root.right);
System.out.print(root.value+" ");
}
4.二叉树的结点个数
4.1 思想
还是拿三个结点举例，你可以换成两个结点，递归的思想就是把大的换成一个个小的，比如那个从A到H的树，往大了说就是包括根节点A，以及A的左树和A的右树，这个三个结点的也是根节点A和A的左树B和A的右树C
计算二叉树的节点个数可以想成 根结点+左树的结点个数+右树的结点个数
下面结合代码来看一下
4.2 代码
public int size(TreeNode root)
{
if(root==null)
{
return 0;
}
return 1+size(root.left)+size(root.right);
}
5.二叉树的叶子结点个数
5.1 思想
核心思想：
1.左树的叶子结点+右树的叶子结点
2.一个结点的左右结点都为空的时候，返回1
下面结合代码图来看
5.2 代码
public int levelSize(TreeNode root)
{
if(root==null)
{
return 0;
}
if(root.left==null&&root.right==null)
{
return 1;
}
return levelSize(root.left)+levelSize(root.right);
}
6.二叉树的第K层结点个数
6.1 思想
核心思想
1.左树第K层结点个数+右树第K层结点个数
2.k=1时返回1
下面结合代码
6.2 代码
public int getKLevelNodeCount(TreeNode root,int k)
{
if(root==null)
{
return 0;
}
if(k==1)
{
return 1;
}
return getKLevelNodeCount(root.left,k-1)+getKLevelNodeCount(root.right,k-1);
}
7.二叉树的高度
7.1 思想
核心思想
1.根结点的左树和右树哪个高，就返回哪个树的高度Height
2.返回的Height+1，这个1是把根节点的高度算上了
结合代码图看
7.2 代码
public int getHeight(TreeNode root)
{
if(root==null)
{
return 0;
}
int leftH=getHeight(root.left);
int rightH=getHeight(root.right);
return (leftH>=rightH?leftH:rightH)+1;
}
8.寻找值为val的结点
8.1 思想
1.如果根节点的val跟要找的val相等，返回根节点
2.如果根节点的val跟要找的val不相等，从左树找，左树有就返回左树对应的结点
3.左树没有，从右树找，右树右返回右树对应的结点
4.右树也没有，就返回null
下面结合代码图看
8.2 代码
TreeNode find(TreeNode root, char val)
{
if(root==null)
{
return null;
}
if(root.value==val)
{
return root;
}
TreeNode leftNode=find(root.left,val);
if(leftNode!=null)
{
return leftNode;
}
TreeNode rightNode=find(root.right,val);
if(rightNode!=null)
{
return rightNode;
}
return null;
}
9.判断是否是完全二叉树
9.1思想
核心思想
1.用队列实现
2.如果头结点不是空，入队
3.出队，用cur代替这个出队的，出队的结点如果不是空，将这个结点的左右结点都入
4.当cur为null时候，停下
5.这时候判断队列是否都是空，挨个出队，如果有一个不是空就不是完全二叉树
下面看代码图
9.2 代码
boolean isCompleteTree(TreeNode root)
{
Queue<TreeNode> queue = new LinkedList<>();
if(root != null) {
queue.offer(root);
}
while (!queue.isEmpty()) {
TreeNode cur = queue.poll();
if(cur != null) {
queue.offer(cur.left);
queue.offer(cur.right);
}else {
break;
}
}
while (!queue.isEmpty()) {
TreeNode cur = queue.poll();
if(cur != null) {
return false;
}
}
return true;
}
10.二叉树的层序遍历
10.1 思想
核心思想
1.跟判断是不是完全二叉树差不多，也是用队列的思想
2.如果头结点不是空，入队
3.出队，用cur代替这个出队的，先打印cur的value，然后判断出队的结点的左结点是不是空，如果不是空，入左结点
4.再判断出队的结点的右节点是不是空，不是空的话就入队
层序遍历的思想比上面的判断是否是完全二叉树要简单，掌握了判断是否是完全二叉树就很容易掌握层序遍历，因为思想差不多，就不画代码图了
10.2 代码
public void levelOrder(TreeNode root)
{
Queue<TreeNode> queue=new LinkedList<>();
if(root!=null)
{
queue.offer(root);
}
while(!queue.isEmpty())
{
TreeNode cur=queue.poll();
System.out.print(cur.value+" ");
if(cur.left!=null)
{
queue.offer(cur.left);
}
if(cur.right!=null)
{
queue.offer(cur.right);
}
}
}
全部代码
public class BinaryTree
{
static class TreeNode
{
public char value;
public TreeNode left;
public TreeNode right;
public TreeNode(char value)
{
this.value=value;
}
}
public TreeNode newTree()
{
TreeNode A = new TreeNode('A');
TreeNode B = new TreeNode('B');
TreeNode C = new TreeNode('C');
TreeNode D = new TreeNode('D');
TreeNode E = new TreeNode('E');
TreeNode F = new TreeNode('F');
TreeNode G = new TreeNode('G');
TreeNode H = new TreeNode('H');
A.left = B;
A.right = C;
B.left = D;
B.right = E;
C.left = F;
C.right = G;
E.right = H;
return A;
}
public void prevOrder(TreeNode root)
{
if(root==null)
{
return;
}
System.out.print(root.value+" ");
prevOrder(root.left);
prevOrder(root.right);
}
public void inOrder(TreeNode root)
{
if(root==null)
{
return;
}
inOrder(root.left);
System.out.print(root.value+" ");
inOrder(root.right);
}
public void postOrder(TreeNode root)
{
if(root==null)
{
return;
}
postOrder(root.left);
postOrder(root.right);
System.out.print(root.value+" ");
}
public int size(TreeNode root)
{
if(root==null)
{
return 0;
}
return 1+size(root.left)+size(root.right);
}
public int levelSize(TreeNode root)
{
if(root==null)
{
return 0;
}
if(root.left==null&&root.right==null)
{
return 1;
}
return levelSize(root.left)+levelSize(root.right);
}
// 获取第K层节点的个数
public int getKLevelNodeCount(TreeNode root,int k)
{
if(root==null)
{
return 0;
}
if(k==1)
{
return 1;
}
return getKLevelNodeCount(root.left,k-1)+getKLevelNodeCount(root.right,k-1);
}
// 获取二叉树的高度
public int getHeight(TreeNode root)
{
if(root==null)
{
return 0;
}
int leftH=getHeight(root.left);
int rightH=getHeight(root.right);
return (leftH>=rightH?leftH:rightH)+1;
}
// 检测值为value的元素是否存在
TreeNode find(TreeNode root, char val)
{
if(root==null)
{
return null;
}
if(root.value==val)
{
return root;
}
TreeNode leftNode=find(root.left,val);
if(leftNode!=null)
{
return leftNode;
}
TreeNode rightNode=find(root.right,val);
if(rightNode!=null)
{
return rightNode;
}
return null;
}
//层序遍历
public void levelOrder(TreeNode root)
{
Queue<TreeNode> queue=new LinkedList<>();
if(root!=null)
{
queue.offer(root);
}
while(!queue.isEmpty())
{
TreeNode cur=queue.poll();
System.out.print(cur.value+" ");
if(cur.left!=null)
{
queue.offer(cur.left);
}
if(cur.right!=null)
{
queue.offer(cur.right);
}
}
}
}