【code】java二叉树的实现
二叉树的顺序存储
public class ArrayBinTree<T>
{
//使用数组来记录该树的所有节点
private Object[] datas;
private int DEFAULT_DEEP = 8;
//保存该树的深度
private int deep;
private int arraySize;
//以默认的深度来创建二叉树
public ArrayBinTree()
{
this.deep = DEFAULT_DEEP;
this.arraySize = (int)Math.pow(2 , deep) - 1;
datas = new Object[arraySize];
}
//以指定深度来创建二叉树
public ArrayBinTree(int deep)
{
this.deep = deep;
this.arraySize = (int)Math.pow(2 , deep) - 1;
datas = new Object[arraySize];
}
//以指定深度,指定根节点创建二叉树
public ArrayBinTree(int deep , T data)
{
this.deep = deep;
this.arraySize = (int)Math.pow(2 , deep) - 1;
datas = new Object[arraySize];
datas[0] = data;
}
/**
* 为指定节点添加子节点。
* @param index 需要添加子节点的父节点的索引
* @param data 新子节点的数据
* @param left 是否为左节点
*/
public void add(int index , T data , boolean left)
{
if (datas[index] == null)
{
throw new RuntimeException(index + "处节点为空，无法添加子节点");
}
if (2 * index + 1 >= arraySize)
{
throw new RuntimeException("树底层的数组已满，树越界异常");
}
//添加左子节点
if (left)
{
datas[2 * index + 1] = data;
}
else
{
datas[2 * index + 2] = data;
}
}
//判断二叉树是否为空。
public boolean empty()
{
//根据根元素来判断二叉树是否为空
return datas[0] == null;
}
//返回根节点。
public T root()
{
return (T)datas[0] ;
}
//返回指定节点（非根节点）的父节点。
public T parent(int index)
{
return (T)datas[(index - 1) / 2] ;
}
//返回指定节点（非叶子）的左子节点。当左子节点不存在时返回null
public T left(int index)
{
if (2 * index + 1 >= arraySize)
{
throw new RuntimeException("该节点为叶子节点，无子节点");
}
return (T)datas[index * 2 + 1] ;
}
//返回指定节点（非叶子）的右子节点。当右子节点不存在时返回null
public T right(int index)
{
if (2 * index + 1 >= arraySize)
{
throw new RuntimeException("该节点为叶子节点，无子节点");
}
return (T)datas[index * 2 + 2] ;
}
//返回该二叉树的深度。
public int deep(int index)
{
return deep;
}
//返回指定节点的位置。
public int pos(T data)
{
//该循环实际上就是按广度遍历来搜索每个节点
for (int i = 0 ; i < arraySize ; i++)
{
if (datas[i].equals(data))
{
return i;
}
}
return -1;
}
public String toString()
{
return java.util.Arrays.toString(datas);
}
public static void main(String[] args)
{
ArrayBinTree<String> binTree =
new ArrayBinTree<String>(4, "根");
binTree.add(0 , "第二层右子节点" , false);//是从0位置开始
binTree.add(2 , "第三层右子节点" , false);
binTree.add(6 , "第四层右子节点" , false);
System.out.println(binTree);
}
}
二叉树的链表存储
public class TwoLinkBinTree<E>
{
public static class TreeNode
{
Object data;
TreeNode left;
TreeNode right;
public TreeNode()
{
}
public TreeNode(Object data)
{
this.data = data;
}
public TreeNode(Object data , TreeNode left
, TreeNode right)
{
this.data = data;
this.left = left;
this.right = right;
}
}
private TreeNode root;
//以默认的构造器来创建二叉树
public TwoLinkBinTree()
{
this.root = new TreeNode();
}
//以指定根元素来创建二叉树
public TwoLinkBinTree(E data)
{
this.root = new TreeNode(data);
}
/**
* 为指定节点添加子节点。
* @param index 需要添加子节点的父节点的索引
* @param data 新子节点的数据
* @param isLeft 是否为左节点
* @return 新增的节点
*/
public TreeNode addNode(TreeNode parent , E data
, boolean isLeft)
{
if (parent == null)
{
throw new RuntimeException(parent +
"节点为null，无法添加子节点");
}
if (isLeft && parent.left != null)
{
throw new RuntimeException(parent +
"节点已有左子节点，无法添加左子节点");
}
if (!isLeft && parent.right != null)
{
throw new RuntimeException(parent +
"节点已有右子节点，无法添加右子节点");
}
TreeNode newNode = new TreeNode(data);
if (isLeft)
{
//让父节点的left引用指向新节点
parent.left = newNode;
}
else
{
//让父节点的left引用指向新节点
parent.right = newNode;
}
return newNode;
}
//判断二叉树是否为空。
public boolean empty()
{
//根据根元素来判断二叉树是否为空
return root.data == null;
}
//返回根节点。
public TreeNode root()
{
if (empty())
{
throw new RuntimeException("树为空，无法访问根节点");
}
return root;
}
//返回指定节点（非根节点）的父节点。
public E parent(TreeNode node)
{
//对于二叉链表存储法，如果要访问指定节点的父节点必须遍历二叉树
return null;
}
//返回指定节点（非叶子）的左子节点。当左子节点不存在时返回null
public E leftChild(TreeNode parent)
{
if (parent == null)
{
throw new RuntimeException(parent +
"节点为null，无法添加子节点");
}
return parent.left == null ? null : (E)parent.left.data;
}
//返回指定节点（非叶子）的右子节点。当右子节点不存在时返回null
public E rightChild(TreeNode parent)
{
if (parent == null)
{
throw new RuntimeException(parent +
"节点为null，无法添加子节点");
}
return parent.right == null ? null : (E)parent.right.data;
}
//返回该二叉树的深度。
public int deep()
{
//获取该树的深度
return deep(root);
}
//这是一个递归方法：每棵子树的深度为其所有子树的最大深度 + 1
private int deep(TreeNode node)
{
if (node == null)
{
return 0;
}
//没有子树
if (node.left == null
&& node.right == null)
{
return 1;
}
else
{
int leftDeep = deep(node.left);
int rightDeep = deep(node.right);
//记录其所有左、右子树中较大的深度
int max = leftDeep > rightDeep ?
leftDeep : rightDeep;
//返回其左右子树中较大的深度 + 1
return max + 1;
}
}
public static void main(String[] args)
{
TwoLinkBinTree<String> binTree = new TwoLinkBinTree("根节点");
//依次添加节点
TwoLinkBinTree.TreeNode tn1 = binTree.addNode(binTree.root()
, "第二层左节点" , true);
TwoLinkBinTree.TreeNode tn2 = binTree.addNode(binTree.root()
, "第二层右节点" ,false );
TwoLinkBinTree.TreeNode tn3 = binTree.addNode(tn2
, "第三层左节点" , true);
TwoLinkBinTree.TreeNode tn4 = binTree.addNode(tn2
, "第三层右节点" , false);
TwoLinkBinTree.TreeNode tn5 = binTree.addNode(tn3
, "第四层左节点" , true);
System.out.println("tn2的左子节点：" + binTree.leftChild(tn2));
System.out.println("tn2的右子节点：" + binTree.rightChild(tn2));
System.out.println(binTree.deep());
}
}
二叉树的三叉链表存储
public class ThreeLinkBinTree<E>
{
public static class TreeNode
{
Object data;
TreeNode left;
TreeNode right;
TreeNode parent;
public TreeNode()
{
}
public TreeNode(Object data)
{
this.data = data;
}
public TreeNode(Object data , TreeNode left
, TreeNode right , TreeNode parent)
{
this.data = data;
this.left = left;
this.right = right;
this.parent = parent;
}
}
private TreeNode root;
//以默认的构造器来创建二叉树
public ThreeLinkBinTree()
{
this.root = new TreeNode();
}
//以指定根元素来创建二叉树
public ThreeLinkBinTree(E data)
{
this.root = new TreeNode(data);
}
/**
* 为指定节点添加子节点。
* @param index 需要添加子节点的父节点的索引
* @param data 新子节点的数据
* @param isLeft 是否为左节点
* @return 新增的节点
*/
public TreeNode addNode(TreeNode parent , E data
, boolean isLeft)
{
if (parent == null)
{
throw new RuntimeException(parent +
"节点为null，无法添加子节点");
}
if (isLeft && parent.left != null)
{
throw new RuntimeException(parent +
"节点已有左子节点，无法添加左子节点");
}
if (!isLeft && parent.right != null)
{
throw new RuntimeException(parent +
"节点已有右子节点，无法添加右子节点");
}
TreeNode newNode = new TreeNode(data);
if (isLeft)
{
//让父节点的left引用指向新节点
parent.left = newNode;
}
else
{
//让父节点的left引用指向新节点
parent.right = newNode;
}
//让新节点的parent引用到parent节点
newNode.parent = parent;
return newNode;
}
//判断二叉树是否为空。
public boolean empty()
{
//根据根元素来判断二叉树是否为空
return root.data == null;
}
//返回根节点。
public TreeNode root()
{
if (empty())
{
throw new RuntimeException("树为空，无法访问根节点");
}
return root;
}
//返回指定节点（非根节点）的父节点。
public E parent(TreeNode node)
{
if (node == null)
{
throw new RuntimeException(node +
"节点为null，无法访问其父节点");
}
return (E)node.parent.data;
}
//返回指定节点（非叶子）的左子节点。当左子节点不存在时返回null
public E leftChild(TreeNode parent)
{
if (parent == null)
{
throw new RuntimeException(parent +
"节点为null，无法添加子节点");
}
return parent.left == null ? null : (E)parent.left.data;
}
//返回指定节点（非叶子）的右子节点。当右子节点不存在时返回null
public E rightChild(TreeNode parent)
{
if (parent == null)
{
throw new RuntimeException(parent +
"节点为null，无法添加子节点");
}
return parent.right == null ? null : (E)parent.right.data;
}
//返回该二叉树的深度。
public int deep()
{
//获取该树的深度
return deep(root);
}
//这是一个递归方法：每棵子树的深度为其所有子树的最大深度 + 1
private int deep(TreeNode node)
{
if (node == null)
{
return 0;
}
//没有子树
if (node.left == null
&& node.right == null)
{
return 1;
}
else
{
int leftDeep = deep(node.left);
int rightDeep = deep(node.right);
//记录其所有左、右子树中较大的深度
int max = leftDeep > rightDeep ?
leftDeep : rightDeep;
//返回其左右子树中较大的深度 + 1
return max + 1;
}
}
public static void main(String[] args)
{
ThreeLinkBinTree<String> binTree = new ThreeLinkBinTree("根节点");
//依次添加节点
ThreeLinkBinTree.TreeNode tn1 = binTree.addNode(binTree.root()
, "第二层左节点" , true);
ThreeLinkBinTree.TreeNode tn2 = binTree.addNode(binTree.root()
, "第二层右节点" ,false );
ThreeLinkBinTree.TreeNode tn3 = binTree.addNode(tn2
, "第三层左节点" , true);
ThreeLinkBinTree.TreeNode tn4 = binTree.addNode(tn2
, "第三层右节点" , false);
ThreeLinkBinTree.TreeNode tn5 = binTree.addNode(tn3
, "第四层左节点" , true);
System.out.println("tn2的父节点：" + binTree.parent(tn2));
System.out.println("tn2的左子节点：" + binTree.leftChild(tn2));
System.out.println("tn2的右子节点：" + binTree.rightChild(tn2));
System.out.println(binTree.deep());
}
}