树结构

Posted 2021-12-02 pengao

树中除根节点之外每个节点都有一个父节点，为了记录树中节点与节点之间的父子关系，可以为每个节点增加一个parent域，用以记录该节点的父节点。
public class TreeParent<E> {
 
  public static class Node<T> {
 
    T data;
    // 保存其父节点的位置
    int parent;
 
    public Node() {
 
    }
 
    public Node(T data) {
      this.data = data;
    }
 
    public Node(T data, int parent) {
      this.data = data;
      this.parent = parent;
    }
 
    public String toString() {
      return "TreeParent$Node[data=" + data + ", parent=" + parent + "]";
    }
 
  }
 
  private final int DEFAULT_TREE_SIZE = 100;
  private int treeSize = 0;
  // 使用一个Node[]数组来记录该树里的所有节点
  private Node<E>[] nodes;
  // 记录树的节点数
  private int nodeNums;
 
  // 以指定节点创建树
  public TreeParent(E data) {
    treeSize = DEFAULT_TREE_SIZE;
    nodes = new Node[treeSize];
    nodes[0] = new Node<E>(data, -1);
    nodeNums++;
  }
 
  // 以指定根节点、指定treeSize创建树
  public TreeParent(E data, int treeSize) {
    this.treeSize = treeSize;
    nodes = new Node[treeSize];
    nodes[0] = new Node<E>(data, -1);
    nodeNums++;
  }
 
  // 为指定节点添加子节点
  public void addNode(E data, Node parent) {
    for (int i = 0; i < treeSize; i++) {
      // 找到数组中第一个为null的元素，该元素保存新节点
      if (nodes[i] == null) {
        // 创建新节点，并用指定的数组元素保存它
        nodes[i] = new Node(data, pos(parent));
        nodeNums++;
        return;
      }
    }
    throw new RuntimeException("该树已满，无法添加新节点");
  }
 
  // 判断树是否为空
  public boolean empty() {
    // 根结点是否为null
    return nodes[0] == null;
  }
 
  // 返回根节点
  public Node<E> root() {
    // 返回根节点
    return nodes[0];
  }
 
  // 返回指定节点（非根结点）的父节点
  public Node<E> parent(Node node) {
    // 每个节点的parent记录了其父节点的位置
    return nodes[node.parent];
  }
 
  // 返回指定节点（非叶子节点）的所有子节点
  public List<Node<E>> children(Node parent) {
    List<Node<E>> list = new ArrayList<Node<E>>();
    for (int i = 0; i < treeSize; i++) {
      // 如果当前节点的父节点的位置等于parent节点的位置
      if (nodes[i] != null && nodes[i].parent == pos(parent)) {
        list.add(nodes[i]);
      }
    }
    return list;
  }
 
  // 返回该树的深度
  public int deep() {
    // 用于记录节点的最大深度
    int max = 0;
    for (int i = 0; i < treeSize && nodes[i] != null; i++) {
      // 初始化本节点的深度
      int def = 1;
      // m 记录当前节点的父节点的位置
      int m = nodes[i].parent;
      // 如果其父节点存在
      while (m != -1 && nodes[m] != null) {
        // 向上继续搜索父节点
        m = nodes[m].parent;
        def++;
      }
      if (max < def) {
        max = def;
      }
    }
    return max;
  }
 
  // 返回包含指定值的节点
  public int pos(Node node) {
    for (int i = 0; i < treeSize; i++) {
      // 找到指定节点
      if (nodes[i] == node) {
        return i;
      }
    }
    return -1;
  }
 
}