平衡二叉树java代码实现
实现以下功能：
- 创建平衡二叉树
- 添加结点，包含左旋，右旋，双旋转添加
- 查找结点
- 删除结点
已将各功能进行排序标号整理，防止过于杂乱。
/**
* 平衡二叉树
*
* @author 韩帅比
* @create 2021-09-09 17:35
*/
public class AVLTreeDemo {
public static void main(String[] args) {
int[] arr = {10,11,7,6,8,9};
//创建一个 AVLTree对象
AVLTree avlTree = new AVLTree();
//添加结点
for (int i = 0; i < arr.length; i++){
avlTree.add(new AVLNode(arr[i]));
}
//中序遍历
avlTree.infixOrder();
System.out.println("在平衡处理~~");
System.out.println("树的高度=" + avlTree.getRoot().height());
System.out.println("树的左子树高度=" + avlTree.getRoot().leftHeight());
System.out.println("树的右子树高度=" + avlTree.getRoot().rightHeight());
}
}
/*创建AVLTree*/
class AVLTree {
private AVLNode root;
public AVLNode getRoot() {
return root;
}
/*1.添加结点*/
public void add(AVLNode node) {
if (root == null) {
root = node;
} else {
root.add(node);
}
}
/*2.中序遍历*/
public void infixOrder() {
if (root != null) {
root.infixOrder();
} else {
System.out.println("空树");
}
}
/*3.查找结点*/
public AVLNode search(int value) {
if (root == null) {
return null;
} else {
return root.search(value);
}
}
/*4.查找要删除结点的父结点*/
public AVLNode searchParent(int value) {
if (root == null) {
return null;
} else {
return root.searchParent(value);
}
}
/*5.删除结点*/
public void delete(int value) {
if (root == null) {
return;
} else {
//1.查找要删除的结点
AVLNode targetNode = search(value);
if (targetNode == null) {
return;
}
//树只有一个根结点，同时这个根结点就是要删除的结点
if (root.left == null && root.right == null) {
root = null;
return;
}
//2.找到要删除结点的父结点
AVLNode parent = searchParent(value);
//3.根据不同情况，删除结点
//（1）删除的是叶子结点
if (targetNode.left == null && targetNode.right == null) {//无左右子树
//判断targetNode是父结点的左孩子还是右孩子
if (parent.left != null && parent.left.value == value) {
parent.left = null;
} else if (parent.right != null && parent.right.value == value) {
parent.right = null;
}
}
//（2）删除的结点同时拥有左右子树
else if (targetNode.left != null && targetNode.right != null) {
int minVal = delRightTreeMin(targetNode.right);
targetNode.value = minVal;
}
//（3）删除的结点只有左或右子树
else if (targetNode.left != null || targetNode.right != null) {//有一棵子树
if (parent != null) {
if (targetNode.left != null) {//待删除结点有左孩子
if (parent.left.value == value) {//如果targetNode是parent的左孩子
parent.left = targetNode.left;
} else {
parent.right = targetNode.left;//如果targetNode是parent的右孩子
}
} else {//待删除结点有右孩子
if (parent.left.value == value) {//如果targetNode是parent的左孩子
parent.left = targetNode.right;
} else {//如果targetNode是parent的右孩子
parent.right = targetNode.right;
}
}
} else {
if (targetNode.left != null) {
root = targetNode.left;
} else {
root = targetNode.right;
}
}
}
}
}
/*6.删除有左右子树的结点的方法*/
public int delRightTreeMin(AVLNode avlNode) {
AVLNode target = avlNode;
//循环的查找左结点，就会找到最小值
while (target.left != null) {
target = target.left;
}
delete(target.value);
return target.value;
}
}
/*结点类*/
class AVLNode {
int value;
AVLNode left;
AVLNode right;
public AVLNode(int value) {
this.value = value;
}
/*1.添加结点*/
public void add(AVLNode node) {//递归添加
if (node == null) {
return;
}
//判断传入结点的值和当前结点的值的大小
if (node.value < this.value) {
if (this.left == null) {
this.left = node;
} else {
this.left.add(node);
}
} else {//(node.value > this.value)
if (this.right == null) {
this.right = node;
} else {
this.right.add(node);
}
}
if(bF() < -1){//右子树高
if(right.bF() > 0){
right.rightRotate();
}
leftRotate();
}else if (bF() > 1){//左子树高
if (left.bF() < 0) {
//先对根结点的左子树进行左旋转
left.leftRotate();
}
//再对当前根结点进行右旋转
rightRotate();
}
}
/*2.中序遍历*/
public void infixOrder() {
if (this.left != null) {
this.left.infixOrder();
}
System.out.println(this);
if (this.right != null) {
this.right.infixOrder();
}
}
/*3.查找结点*/
/**
* @param value 希望找到的结点的值
* @return 返回改结点，否则返回null
*/
public AVLNode search(int value) {
if (value == this.value) {//找到要查找的结点
return this;
}
if (value < this.value) {//查找值 < 当前结点，向左子树递归查找
//如果左子结点为空
if (this.left == null) {
return null;
}
return this.left.search(value);
} else {
if (this.right == null) {
return null;
}
return this.right.search(value);
}
}
/*4.查找要删除结点的父结点*/
/**
* @param value 要查找的值
* @return 要查找的结点的父结点
*/
public AVLNode searchParent(int value) {
if ((this.left != null && this.left.value == value) ||
(this.right != null && this.right.value == value)) {//看看当前结点的左右子结点有没有要查找的结点
return this;
} else {
//如果查找的值小于当前结点的值，并且当前结点的左子结点不为空
if (value < this.value && this.left != null) {
return this.left.searchParent(value);
} else if (value >= this.value && this.right != null) {
return this.right.searchParent(value);
} else {
return null;//没有找到父结点
}
}
}
/*5.返回当前结点为根结点 的树的高度*/
public int height() {
return Math.max(left == null ? 0 : left.height(), right == null ? 0 : right.height()) + 1;
}
/*6.返回左子树的高度*/
public int leftHeight() {
if (left == null) {
return 0;
}
return left.height();
}
/*7.返回右子树的高度*/
public int rightHeight() {
if (right == null) {
return 0;
}
return right.height();
}
/*8.平衡因子*/
public int bF() {
return leftHeight() - rightHeight();
}
/*9.左旋转,逆时针旋转*/
private void leftRotate(){
//1.创建新的结点，以当前根结点的值 作为 新结点的值
AVLNode newNode = new AVLNode(value);
//2.把新的结点的左子树 设为 当前根结点的左子树
newNode.left = left;
//3.把新的结点的右子树 设置成 当前根结点的右子树的左子树
newNode.right = right.left;
//4.把当前根结点的值 替换为 右子结点的值
value = right.value;
//5.把当前根结点的右子树 设置成 右结点的右子树
right = right.right;
//6.把当前根结点的左子树 设置为 新的结点
left = newNode;
}
/*10.右旋转*/
private void rightRotate(){
//1.创建新的结点，以当前根结点的值 作为 新结点的值
AVLNode newNode = new AVLNode(value);
//2.把新的结点的右子树 设为 当前根结点的右子树
newNode.right = right;
//3.把新的结点的左子树 设置成 当前根结点的左子树的右子树
newNode.left = left.right;
//4.把当前根结点的值 替换为 左子结点的值
value = left.value;
//5.把当前根结点的左子树 设置成 左结点的左子树
left = left.left;
//6.把当前根结点的右子树 设置为 新的结点
right = newNode;
}
@Override
public String toString() {
return "AVLNode{" +
"value=" + value +
'}';
}
}
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