利用Java如何实现一个树算法

发布时间:2020-11-16 16:39:42 作者:Leah
来源:亿速云 阅读:188

本篇文章为大家展示了利用Java如何实现一个树算法,内容简明扼要并且容易理解,绝对能使你眼前一亮,通过这篇文章的详细介绍希望你能有所收获。

为什么使用树:

   树结合了两种数据结构的有点:一种是有序数组,树在查找数据项的速度和在有序数组中查找一样快;另一种是链表,树在插入数据和删除数据项的速度和链表一样。既然这样,就要好好去学了....
(最主要讨论的是二叉树中的二叉搜索树,即一个节点的左子节点关键值小于这个节点,右子节点的关键值大于这个节点)

利用Java如何实现一个树算法

设计前的思考:

树——>元素(节点)

class Node
{
 public int iData ;
 public float fData ;
 public Node left ;
 public Node right ;
 //方法
 public Node(int iData,float fData){}
 public void displayNode(){} 
}
class Tree
{
 Node root ;//树根
 //方法
 public void insert(){}
 public void displayTree(){}
 public void find(){}
 public void delete(){}
}

插入数据:

 //插入子节点
 public void insert(int iData ,float fData)
 {
 Node newNode = new Node(iData,fData) ;
 if(root == null)
 root = newNode ;
 else
 {
 Node current = root ;
 Node parent ;
 while(true)//寻找插入的位置 
 {
 parent = current ;
 if(iData<current.iData)
 {
 current = current.left ;
 if(current == null)
 {
 parent.left = newNode ;
 return ;
 }
 }
 else
 {
 current =current.right ;
 if(current == null)
 {
 parent.right = newNode ;
 return ;
 }
 }
 }
 }
 }

遍历树:

//中序遍历方法
 public void inOrder(Node localRoot)
 {
 if(localRoot != null)
 {
 inOrder(localRoot.left) ;//调用自身来遍历左子树
 localRoot.displayNode() ;//访问这个节点
 inOrder(localRoot.right) ;//调用自身来遍历右子树
 }
 }

查找某个节点:

//查找某个节点
 public Node find(int iData)
 {
 Node current = root ;
 while(current.iData != iData)
 {
 if(current.iData<iData)
 current = current.right ;
 else
 current = current.left ;
 if(current == null)
 return null ;
 }
 return current ;
 }

查找树中关键字的最大值和最小值:

最大值:不断地寻找右子节点

最小值:不断地寻找左子节点

//查找关键字最小的节点
 public Node findMinNode()
 {
 Node current , last ;
 last = null ;
 current = root ;
 if(current.left == null)
 return current ;
 else
 {
 while(current != null)
 {
 last = current ;
 current = current.left ;
 }
 return last ;
 }
 }

 删除某个节点:

 思考:

1).先找到要删除的节点:

public boolean delete(int key)
 {
 //先找到需要删除的节点
 Node current = root ;
 Node parent = root ;
 boolean isLeftChild = false ;
 while(current.iData != key)//显然,当current.iData == key 时,current 就是要找的节点
 {
 parent = current ;
 if(key < current.iData)
 {
 isLeftChild = true ;
 current = current.left ;
 }
 else
 {
 isLeftChild = false ;
 current = current.right ;
 }
 if(current == null)//找不到key时返回false
 return false ;
 }
 //continue ........
 }

2).再考虑要删除的节点是怎样的节点,经分析,有三种情况:叶节点、有一个节点的节点、有两个节点的节点

A).如果删除的是一个叶子节点,直接删除即可

利用Java如何实现一个树算法

//接上................
 //分情况考虑删除的节点
 //删除的节点为叶节点时
 if(current.left == null && current.right == null)
 {
 if(current == root)
 root = null ;
 else
 if(isLeftChild)
 parent.left = null ;
 else
 parent.right = null ;
 }
//continue...........

B).如果删除的节点有一个节点时:分两种情况,删除的节点只有一个左子节点,或者只有一个右子节点

利用Java如何实现一个树算法

//接上.......
//删除的节点有一个子节点
 else
 if(current.right == null)//删除的节点只有一个左子节点时
 {
 if(current == root)//要删除的节点为根节点
 root = current.left ;
 else
 if(isLeftChild)//要删除的节点是一个左子节点
 parent.left = current.left ;
 else
 parent.right = current.left ;//要删除的节点是一个右子节点
 }
 else
 if(current.left == null)//删除的节点只有一个右子节点时
 {
 if(current == root)//要删除的节点为根节点
 root = current.right ;
 else
 if(isLeftChild)//要删除的节点是一个左子节点
 parent.left = current.right ;
 else
 parent.right = current.right ;//要删除的节点是一个右子节点
 }
//continue.......

c).如果删除的节点有两个节点时:

利用Java如何实现一个树算法

这种情况就比较复杂,需要去寻找一个节点去替代要删除的节点。这个节点应该是什么节点呢?

据书本介绍,最合适的节点是后继节点,即比要删除的节点的关键值次高的节点是它的后继节点。

说得简单一些,后继节点就是比要删除的节点的关键值要大的节点集合中的最小值。

以上面的为例,40的后继节点为74,10的后继节点是13,19的后继节点时26

以下是寻找后继节点的代码: 

 //返回后继节点
 private Node getSuccessor(Node delNode)
 {
 Node successorParent = delNode ;//后继节点的父节点
 Node successor = delNode ;//后继节点
 Node current = delNode.right ;//移动到位置节点位置
 while(current != null)
 {
 successorParent = successor ;
 successor = current ;
 current = current.left ;
 }
 if(successor != delNode.right)
 {
 successorParent.left = successor.right ;
 successor.right = delNode.right ;
 }
 return successor ;
 }

 找到了后继节点,接着就要讨论如何用后继节点替代药删除的节点

a)如果后继节点是刚好是要删除节点的右子节点(此时可以知道,这个右子节点没有左子点,如果有,就不该这个右子节点为后继节点)

利用Java如何实现一个树算法

利用Java如何实现一个树算法

//要删除的节点为左子节点时
parent.left = successor ;
successor.left = current.left ;
//要删除的节点是右子节点时
parent.right = successor ;
successor.left = current.left ;

b)如果后继节点为要删除节点的右子节点的左后代:

利用Java如何实现一个树算法

利用Java如何实现一个树算法

//假如要删除的节点为右子节点
successorParent.left = successor.right ;//第一步
successor.right = current.right ;//第二步
parent.right = successor ;
successor.left = current.left ;
//假设要删除的节点为左子节点
successorParent.left = successor.right ;
successor.right = current.right ;
parent.left = successor ;
successor.left = current.left ;

注意:第一步和第二步在getSuccessor()方法的最后的if语句中完成

以下是删除的节点有连个节点的代码:

//接上 
 //删除的节点有两个子节点
 else
 {
 Node successor = getSuccessor(current) ;//找到后继节点
 if(current == root)
 root = successor ;
 else
 if(isLeftChild)
 parent.left = successor ;
 else
 parent.right = successor ;
 successor.left = current.left ;
 }
 //continue....

综合上述,给出delete()方法的代码:

//删除某个节点
 public boolean delete(int key)
 {
 //先找到需要删除的节点
 Node current = root ;
 Node parent = root ;
 boolean isLeftChild = false ;
 while(current.iData != key)//显然,当current.iData == key 时,current 就是要找的节点
 {
 parent = current ;
 if(key < current.iData)
 {
 isLeftChild = true ;
 current = current.left ;
 }
 else
 {
 isLeftChild = false ;
 current = current.right ;
 }
 if(current == null)//找不到key时返回false
 return false ;
 }
 //分情况考虑删除的节点
 //删除的节点为叶节点时
 if(current.left == null && current.right == null)
 {
 if(current == root)
 root = null ;
 else
 if(isLeftChild)
 parent.left = null ;
 else
 parent.right = null ;
 }
 //删除的节点有一个子节点
 else
 if(current.right == null)//删除的节点只有一个左子节点时
 {
 if(current == root)//要删除的节点为根节点
 root = current.left ;
 else
 if(isLeftChild)//要删除的节点是一个左子节点
 parent.left = current.left ;
 else
 parent.right = current.left ;//要删除的节点是一个右子节点
 }
 else
 if(current.left == null)//删除的节点只有一个右子节点时
 {
 if(current == root)//要删除的节点为根节点
 root = current.right ;
 else
 if(isLeftChild)//要删除的节点是一个左子节点
 parent.left = current.right ;
 else
 parent.right = current.right ;//要删除的节点是一个右子节点
 }
 //删除的节点有两个子节点
 else
 {
 Node successor = getSuccessor(current) ;//找到后继节点
 if(current == root)
 root = successor ;
 else
 if(isLeftChild)
 parent.left = successor ;
 else
 parent.right = successor ;
 successor.left = current.left ;
 }
 return true ;
 }

进一步考虑:

删除那么复杂,那删除是必要的吗&#63;我们可以给每个节点定义一个标志,该标志用于记录该节点是否已经删除了,显示树时,先判断该节点是否已经删除,如果没有,则显示。

这样的结果是,节点其实是没有删除的,这样显然逃避责任了。当树中没有那么多的删除操作时,这也不失为一种好方法,例如:

已经离职的员工的档案要永久地保存在员工的记录中。

上述内容就是利用Java如何实现一个树算法,你们学到知识或技能了吗?如果还想学到更多技能或者丰富自己的知识储备,欢迎关注亿速云行业资讯频道。

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