悠悠岁月--二叉搜索树

Posted 2020-09-04 丹西

看到二叉搜索树，就会回想到当年在大学课堂学习数据结构的情景，真的是悠悠岁月，欲说当年好困惑。

二叉树的可以参考的资料繁多，这里就不多说了，非要说的话，请看算法导论第12章吧。

 

下面是代码，包含了一点点C++11的特性。

1、二叉树遍历，没有比递归实现更优雅简洁直观的了，非要说非递归就是好的话我也赞成，反正大家开心就好：

1 template<typename T>
2 void inorder_tree_walk(bst_node_cls<T>* x) {
3     if(x != nullptr) {
4         inorder_tree_walk(x->left);
5         cout << x->key << " ";
6         inorder_tree_walk(x->right);
7     }
8 }

 

2、如何描述二叉树的根节点和其他子节点：

 1 template<typename T>
 2 struct bst_node {
 3     typedef bst_node<T> __node;
 4     __node* parent;
 5     __node* left;
 6     __node* right;
 7     T key;
 8     void *data;
 9 };
10 
11 template<typename T> using bst_node_cls = bst_node<T>;
12 
13 template<typename T>
14 struct binary_search_tree {
15    bst_node_cls<T>* root;
16 };
17 
18 template<typename T> using bst_cls = binary_search_tree<T>;

 

3、二叉树的最小关键值和最大关键值

 1 template<typename T>
 2 bst_node_cls<T>* tree_minimum(bst_node_cls<T>* node) {
 3     while(node->left != nullptr)
 4         node = node->left;
 5     return node;
 6 }
 7 
 8 template<typename T>
 9 bst_node_cls<T>* tree_maximum(bst_node_cls<T>* node) {
10     while(node->right != nullptr)
11         node = node->right;
12     return node;
13 }

 

4、某个节点的后继与前驱。

后继就是key值比这个节点的key值就大那么一点点，不能更多了；前驱就是key值比这个节点的key值小那么一点点，不能更小了。

 1 template<typename T>
 2 bst_node_cls<T>* tree_successor(bst_node_cls<T>* node) {
 3     bst_node_cls<T>* y = nullptr;
 4 
 5     if(node->right != nullptr)
 6         return tree_minimum(node->right);
 7 
 8     y = node->parent;
 9     while(y != nullptr && node == y->right) {
10         node = y;
11         y = y.parent;
12     }
13 
14     return y;
15 }
16 
17 template<typename T>
18 bst_node_cls<T>* tree_presuccessor(bst_node_cls<T>* node) {
19     bst_node_cls<T>* y = nullptr;
20 
21     if(node->left != nullptr)
22         return tree_maximum(node->left);
23 
24     y = node->parent;
25     while(y != nullptr && node == y->left) {
26         node = y;
27         y = y.parent;
28     }
29 
30     return y;
31 }

 

5、节点的插入与删除

 1 template<typename T>
 2 void tree_insert(bst_cls<T>& tree, bst_node_cls<T>* z) {
 3     bst_node_cls<T>  *y = nullptr;
 4     bst_node_cls<T>  *x = tree.root;
 5 
 6     while (x != nullptr) {
 7         y = x;
 8         x = (z->key < x->key) ? x->left : x->right;
 9     }
10 
11     z->parent = y;
12     if (y == nullptr) {
13         tree.root = z;
14     } else if (z->key < y->key){
15         y->left = z;
16     } else {
17         y->right = z;
18     }
19 }
20 
21 template<typename T>
22 void transplant(bst_cls<T>& tree, bst_node_cls<T>* u, bst_node_cls<T>* v) {
23     if(u->parent == nullptr)
24         tree.root = v;
25     else if (u == u->parent->left) {
26         u->parent->left = v;
27     } else {
28         u->parent->right = v;
29     }
30 
31     if(v != nullptr)
32         v->parent = u->parent;
33 }
34 
35 template<typename T>
36 void tree_delete(bst_cls<T>& tree, bst_node_cls<T>* z) {
37     bst_node_cls<T>* y;
38 
39     if(z->left == nullptr) {
40         transplant(tree, z, z->right);
41     } else if(z->right == nullptr) {
42         transplant(tree, z, z->left);
43     } else {
44         y = tree_minimum(z.right);
45         if(y.parent != z) {
46             transplant(tree, y, y->right);
47             y->right = z->right;
48             y->right->parent = y;
49         }
50         transplant(tree, z, y);
51         y->left = z.left;
52         y->left->parent = y;
53     }
54 }