- 树根:rootNode. 树只有一个树根。
- 节点:Node. 树上的所有节点。
- 子节点数组:Node[]. 数组代表每个节点的所有子节点
- 父节点:parentNode. 每个节点只有一个父节点。
2. Node为Tree中的内部类
- parent :指向父节点的引用
- childern: 孩子数组,存储该节点的所有子节点。
- T 为泛型参数,代表节点应该存储什么类型的数据,是该节点的数据域。
- size: 该节点所有的孩子数目。(孩子数组中所有元素的数目)
3.Tree类(Tree就是对树进行增删改查的实现类,该类内部维护了一个树根节点。)
treeRoot:Tree进行维护的一个树根节点。
cur:代表当前节点的引用,用于各种方法中,减少空间复杂度。
DEFAULT_SIZE:孩子节点数组的默认大小,数值为10.
findNodes():该方法返回当前节点的孩子节点数组。
find():该方法实现返回树中节点的引用功能,用于遍历树节点并且提供当前操作节点的功能。
add():该方法实现对节点的添加,内部调用了find()与addNode()方法实现父类节点的查找与节点数组的动态扩容。
3.实现思路:
代码1:建立一个Tree类。该类内部维护一个顺序树,对外提供基于树的增删改查的方法.该代码是整个树结构的组成单元。
@SuppressWarnings(value = "all") public class Tree<T> { //Tree构造器,构造一个TreeRoot public Tree() { treeRoot = new Node(); } // 基于数组的树 //孩子数组默认初始大小 static int DEFAULT_SIZE = 10; //树根,Tree对象负责维护该对象。 private Node treeRoot; //指向当前叶子的指针 private Node cur; //节点内部类,树结构的基本组成单位。 static class Node<T> { //孩子数组中元素的个数 private int size = 0; //父节点指针 private Node<T> paraent; private Node<T>[] children = new Node[DEFAULT_SIZE]; //叶子数据域 private T t; //叶子名称 private String name; //Node对外提供两个构造方法.一个无参构造用于构造树根元素,另外一个负责构造叶子节点元素。 public Node() { this.name = "树根"; } public Node(T t, String name) { this.t = t; this.name = name; } } }
代码2:add方法的实现
//方法需要传入一个节点指针引用
public void add(Node<T> node){ //调用find()方法找到当前操作节点,然后通过addNode()方法添加到该节点的孩子数组中 Node parent = find(); addNode(parent, node); }
代码3:find()方法的实现:方法实现树的查询操作。
(代码有点长,我写的时候也有点晕了,不过想象成你在操作文件夹理解起来也 许就会轻松很多~)
public Node<T> find(){ //使当前节点成为树根节点 Node cur = treeRoot; Scanner scanner = new Scanner(System.in); //标识用户操作的字符串 String flag = null; //标识节点在数组中的下标变量 int index = 0; //用于接收当前节点的孩子数组 Node[] nodes = null; //需要在循环条件下对节点进行挑选操作 while(true){ System.out.println("当前父节点:"+cur.name); System.out.println("当前节点添加或者是否继续遍历子节点?");// //(ps:按1遍历当前节点的孩子数组,按2在当前节点插入叶子节点。就相当在当前文件夹添加文件,还是进入子文件夹中) flag = scanner.nextLine(); //如果选择1,则表示遍历当前节点的孩子数组。 if(flag.equals("1")){ //通过finjNodes()方法得到当前节点的孩子节点数组 nodes = findNodes(cur); //如果数组中的元素个数为0,则结束本次操作。 if(cur.size==0){ System.out.println("无子节点,本次插入操作结束!"); return null; } //如果不为零则输出所有不为null的孩子节点 for (int i = 0; i < nodes.length; i++) { if(nodes[i]!=null) System.out.print(nodes[i].name+"("+i+")"+" "); } //选择一个节点进行操作 System.out.println("请选中一个节点(ps:选择方式根据括号下标)"); //操作使用while循环,防止用户输入字符不是数字而跳出try语句块。 while(true){ try { index = Integer.valueOf(scanner.nextLine()); cur = nodes[index]; if(cur==null){ System.out.println("节点不存在,请重新输入"); continue; } break; } catch (Exception e) { System.out.println("输入下标格式不正确,请重新输入!"); } } } //不为1,则返回当前节点。 else{ /**try { } finally { //System.out.println("关闭流"); //scanner.close();这里关闭流了,然后下次调用该方法反而会引发异常?? } */ System.out.println(); return cur; } } }
代码4:addNode()方法:
//该方法传入一个父节点与一个子节点指针 public void addNode(Node<T> parent, Node<T> node) { //如果父节点不为null if(parent!=null){ //得到父节点所有孩子的数量 int size = parent.size; //在增加元素之前调用enSureSize()方法,进行是否需要扩容检查. enSureSize(size+1, parent); //父节点增加一个元素 parent.children[size] = node; parent.size++; } }
代码5: enSureSize()方法。检查是否需要调用gorw()方法实现动态扩容
public void enSureSize(int minCapcity, Node parent) { //minCapcity为父节点当前所有孩子的数量,从默认大小和孩子数量之间选择一个较大数 minCapcity = Math.max(DEFAULT_SIZE, minCapcity); //如果孩子数量超过了当前数组的长度,则调用grow()方法 if (minCapcity - parent.children.length > 0) grow(minCapcity, parent); }
代码6:grow()方法.。实现0.5倍的数组容量增长,或者整个数组的拷贝。
public void grow(int minCapcity, Node<T> parent) { //限制数组的最大长度 if (minCapcity > Integer.MAX_VALUE - 8) { System.out.print("数组长度超过最大长度限制"); return; } Node[] arrys = parent.children; int oldLength = arrys.length, newLength; newLength = oldLength + (int) (0.5 * oldLength);// 0.5倍扩容 //如果数量大于新的数组长度,则让孩子数量为新的数组长度 if (minCapcity > newLength) newLength = minCapcity; //Arrays工具类提供的一个native方法,实现数组的高效拷贝。 parent.children = Arrays.copyOf(arrys, newLength); }
代码7:主函数用for循环实现一个节点数为10的树
public static void main(String[] args) { //实例化一个类型为String的Tree Tree<String> tree = new Tree<String>(); for (int i = 0; i < 10; i++) { //生成十个数据域为(0-10)随机数,名称为"Node"+i的叶子 tree.add(new Node(""+(int)(Math.random()*10), "Node"+i)); } }
5.说明:
因为时间和个人能力有限,这次对于树的操作算法繁琐且有缺陷,因为每次查询就不能再返回父节点的位置,有兴趣的童鞋可以修改下代码~~~~~
6.总结:
此篇文章是以自己的角度来想象树应该是有怎么样的一个结构,通过怎么样的方法可以对它进行一系列的操作.其实通过文件系统我们可以更加理解树的构造和基本操作,例如windows下磁盘驱动器就好比如树的根节点,其子文件就相当于树的一片片叶子。在驱动器的基础上我们可以建立许多的文件夹,文件夹又可以放入许多的文件夹…虽然只提供了查询和增加节点的操作,但是相信伙伴们能在find()方法的基础上对节点实现删除和更新操作.(后续继续二叉树和平衡二叉树的总结)
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