Binary Sort/Search Tree
为什么会有它
数组
未排序：直接在队尾添加，速度快；查找速度慢。
排序：二分查找，查找速度快；添加新数据，需要找到插入位置移动后面的数组，速度慢
链表
添加快，查找慢；
简介
BST: (Binary Sort(Search) Tree), 对于二叉排序树的任何一个非叶子节点，要求左子节点的值比当前节点的值小，右子节点的值比当前节点的值大。
特别说明：如果有相同的值，可以将该节点放在左子节点或右子节点
比如针对前面的数据 (7,3, 10, 12, 5, 1, 9) ，对应的二叉排序树为：
创建二叉排序树
一个数组创建成对应的二叉排序树，并使用中序遍历二叉排序树，比如: 数组为 Array(7, 3, 10, 12, 5, 1, 9) ，创建成对应的二叉排序树。
创建思路：
插入一个节点
如果该节点的值小于根节点的值，此时需要判断根节点的左孩子是否为空，为空则插入该节点；不为空，则以左孩子为当前节点，递归进行添加
如果该节点的值大于根节点的值，此时需要判断根节点的右孩子是否为空，为空则插入该节点；不为空，则以右孩子为当前节点，递归进行添加
遍历思路：（中序）infixOrder
如果当前节点的左孩子不为空，就继续遍历直至为空；
先输出当前节点的值；
如果当先节点的右孩子不为空，就继续遍历直至为空。
删除思路：
分三种情况：
删除叶子节点 (比如：2, 5,9, 12)
该节点下没有左右子节点
- 找到待删节点：targetNode，比如2
- 找到待删节点的父节点：parent，此时为1
- 确定targetNode是parent的左子节点还是右子节点，2是1的右子节点，将1的右子节点置为空；
- 左子节点：parent.left = null
- 右子节点：parent.right = null
删除只有一颗子树的节点 (比如：1) ；独子继承父业，即：将待删节点的左子树或右子树整个移动到删除结点的位置
即该节点有左子节点或者右子节点
- 找到待删节点：targetNode，比如1
- 找到待删节点的父节点：parent，此时为3
- 分情况开始讨论：看targetNode是parent的左子节点还是右子节点
- 左子节点：还要看待删节点的孩子是左孩子还是右孩子
- 左孩子：parent.left = targetNode.left
- 右孩子：parent.left = targetNode.right;
- 右子节点：还要看待删节点的孩子是左孩子还是右孩子
- 左孩子：parent.right = targetNode.left
- 右孩子：parent.right = targetNode.right;
删除有两颗子树的节点. (比如：7, 3，10 )
即该节点有左子节点和右子节点。找到待删节点p的直接前驱（或直接后继）s，用s来替换p，再删除此节点s。如何找p的直接前驱呢？对该树进行中序遍历，就可以发现待删节点的前驱和后继结点。
- 找到待删节点：targetNode，比如10
- 找到待删节点的父节点：parent，此时为7
- 从targetNode的右子树（这里找其直接后继结点）找到最小的结点，此时为12；如果我们要找前驱结点，那就需要在左子树中找到最大的结点。
- 用一个临时变量temp保存该最小节点，即temp = 12;
- 删除该最小结点
- 让待删节点的值变成temp的值，targetNode.value = temp;
代码实现
```java
package algorithm;
/**
- @ClassName: Demo21_BinarySortTree
- @author: benjamin
- @version: 1.0
- @description: 二叉排序树的增删遍历
- @createTime: 2019/08/27/11:29
*/
public class Demo21_BinarySortTree {
public static void main(String[] args) {
int[] arr = {7, 3, 10, 12, 5, 1, 9, 2};
BinarySortTree binarySortTree = new BinarySortTree();
//循环的添加结点到二叉排序树
for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
binarySortTree.add(new Node(arr[i]));
}
//中序遍历二叉排序树
System.out.println("中序遍历二叉排序树~");
binarySortTree.infixOrder(); // 1, 3, 5, 7, 9, 10, 12
//测试一下删除叶子结点
binarySortTree.delNode(12);
binarySortTree.delNode(5);
binarySortTree.delNode(10);
binarySortTree.delNode(2);
binarySortTree.delNode(3);
binarySortTree.delNode(9);
binarySortTree.delNode(1);
binarySortTree.delNode(7);
System.out.println("root=" + binarySortTree.getRoot());
System.out.println("删除结点后");
binarySortTree.infixOrder();
}
}
//创建二叉排序树
class BinarySortTree {
private Node root;
public Node getRoot() {
return root;
}
//查找要删除的结点
public Node search(int value) {
if (root == null) {
return null;
} else {
return root.search(value);
}
}
//查找父结点
public Node searchParent(int value) {
if (root == null) {
return null;
} else {
return root.searchParent(value);
}
}
//编写方法:
//1. 返回的 以node 为根结点的二叉排序树的最小结点的值
//2. 删除node 为根结点的二叉排序树的最小结点
/**
- @param node 传入的结点(当做二叉排序树的根结点)
- @return 返回的 以node 为根结点的二叉排序树的最小结点的值
*/
public int delRightTreeMin(Node node) {
Node target = node;
//循环的查找左子节点，就会找到最小值
while (target.left != null) {
target = target.left;
}
//这时 target就指向了最小结点
//删除最小结点
delNode(target.value);
return target.value;
}
//删除结点
public void delNode(int value) {
if (root == null) {
return;
} else {
//1.需求先去找到要删除的结点 targetNode
Node targetNode = search(value);
//如果没有找到要删除的结点
if (targetNode == null) {
return;
}
//如果我们发现当前这颗二叉排序树只有一个结点
if (root.left == null && root.right == null) {
root = null;
return;
}
//去找到targetNode的父结点
Node parent = searchParent(value);
//如果要删除的结点是叶子结点
if (targetNode.left == null && targetNode.right == null) {
//判断targetNode 是父结点的左子结点，还是右子结点
if (parent.left != null && parent.left.value == value) { //是左子结点
parent.left = null;
} else if (parent.right != null && parent.right.value == value) {//是由子结点
parent.right = null;
}
} else if (targetNode.left != null && targetNode.right != null) { //删除有两颗子树的节点
int minVal = delRightTreeMin(targetNode.right);
targetNode.value = minVal;
} else { // 删除只有一颗子树的结点
//如果要删除的结点有左子结点
if (targetNode.left != null) {
if (parent != null) {
//如果 targetNode 是 parent 的左子结点
if (parent.left.value == value) {
parent.left = targetNode.left;
} else { // targetNode 是 parent 的右子结点
parent.right = targetNode.left;
}
} else {
root = targetNode.left;
}
} else { //如果要删除的结点有右子结点
if (parent != null) {
//如果 targetNode 是 parent 的左子结点
if (parent.left.value == value) {
parent.left = targetNode.right;
} else { //如果 targetNode 是 parent 的右子结点
parent.right = targetNode.right;
}
} else {
root = targetNode.right;
}
}
}
}
}
//添加结点的方法
public void add(Node node) {
if (root == null) {
root = node;//如果root为空则直接让root指向node
} else {
root.add(node);
}
}
//中序遍历
public void infixOrder() {
if (root != null) {
root.infixOrder();
} else {
System.out.println("二叉排序树为空，不能遍历");
}
}
}
//创建Node结点
class Node {
int value;
Node left;
Node right;
public Node(int value) {
this.value = value;
}
//查找要删除的结点
/**
- @param value 希望删除的结点的值
- @return 如果找到返回该结点，否则返回null
*/
public Node search(int value) {
if (value == this.value) { //找到就是该结点
return this;
} else if (value < this.value) {//如果查找的值小于当前结点，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 { //如果查找的值不小于当前结点，向右子树递归查找
if (this.right == null) {
return null;
}
return this.right.search(value);
}
}
//查找要删除结点的父结点
/**
- @param value 要找到的结点的值
- @return 返回的是要删除的结点的父结点，如果没有就返回null
*/
public Node searchParent(int value) {
//如果当前结点就是要删除的结点的父结点，就返回
if ((this.left != null && this.left.value == value) ||
(this.right != null && this.right.value == value)) {
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); //向左子树递归查找
} else if (value >= this.value && this.right != null) {
return this.right.searchParent(value); //向右子树递归查找
} else {
return null; // 没有找到父结点
}
}
}
@Override
public String toString() {
return "Node [value=" + value + "]";
}
//添加结点的方法
//递归的形式添加结点，注意需要满足二叉排序树的要求
public void add(Node node) {
if (node == null) {
return;
}
//判断传入的结点的值，和当前子树的根结点的值关系
if (node.value < this.value) {
//如果当前结点左子结点为null
if (this.left == null) {
this.left = node;
} else {
//递归的向左子树添加
this.left.add(node);
}
} else { //添加的结点的值大于 当前结点的值
if (this.right == null) {
this.right = node;
} else {
//递归的向右子树添加
this.right.add(node);
}
}
}
//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();
}
}
}
```1566871739222.png