今天一整天系统学习了数据结构中的大头——二叉树(具体点,应该是二叉树的一种:二叉树搜索树(BST)。搜索二叉树最重要的特征:但是它只允许你在左侧节点存储(比父节点)小的值,在右侧节点存储(比父节点)大(或者等于)的值即左子节点的值 < 父节点的值 <= 右节点的值。基于这一点,实现了二叉树(以下均简称二叉树)的生成、三种遍历(中序遍历、前序遍历和后序遍历)、求最大值、求最小值、搜索和删除。
(一).二叉树的生成。
主要就要抓住来一点,插入值的时候,都是从根结点开始比较,如果插入值<当前节点的值,即key<node.key,则取当前节点的left节点赋值给当前节点,即node=node.left;反之key>=node.key,则node=node.right。注意一点:传递类型的问题,可以参考我另一篇文章。代码如下:
//根据key生成节点
function Node(key) {
this.left=null;
this.key=key;
this.right=null;
}
//生成二叉树
function BinaryTree() {
this.root=null;
//插入节点
this.insert=function (key) {
let newNode=new Node(key);
if (this.root===null) { /*必须判断是否为空值,这边一共判断了3次,可以参考我另一篇文章,关于传递类型的问题。*/
this.root=newNode;
} else this.insertNode(this.root,newNode);
}
this.insertNode=function (preNode,newNode) {
let preKey=preNode.key,
newKey=newNode.key;
if (newKey<preKey) {
if (preNode.left===null) {
preNode.left=newNode;
} else this.insertNode(preNode.left,newNode);
} else {
if (preNode.right===null) {
preNode.right=newNode;
} else this.insertNode(preNode.right,newNode);
}
}
(二)二叉树的遍历
二叉树的遍历分为三种:中序遍历、前序遍历和后序遍历。实现方式为递归,既然说到递归,肯定存在调用栈过载的问题,这边后面准备出篇小节,自己总结一下。
(1)中序遍历。
遍历方式:left——>middle——>right。用途:将值按照升序输出。
function inOrderTraverseNode(node,callback) {
if (node!==null) {
inOrderTraverseNode(node.left,callback);
callback(node.key);
inOrderTraverseNode(node.right,callback);
}
}
(2)前序遍历。
遍历方式:middle——>left——>right。用途:复制一个二叉树。
function preOrderTraverseNode(node,callback) {
if (node!==null) {
callback(node.key);
preOrderTraverseNode(node.left,callback);
preOrderTraverseNode(node.right,callback);
}
}
(3)后序遍历。
遍历方式:left——>right——>middle。用途:文件系统的遍历。
function nextOrderTraverseNode(node,callback) {
if (node!==null) {
nextOrderTraverseNode(node.left,callback);
nextOrderTraverseNode(node.right,callback);
callback(node.key);
}
}
(三)求最大最小值
根据二叉树的特征,最小值肯定在最左边,最大值在最右边,所以只需遍历到底,加个条件判断。
//查找最小值
function minNode(node) {
while (node && node.left!==null) {
node =node.left;
}
return node.key;
}
//查找最大值
function maxNode(node) {
if (node) {
while (node.right!==null) {
node =node.right;
}
return node.key;
}
}
(四)搜索指定值
根据二叉树的特征,一直搜到树底。
function findNode(node,key) {
if (node && key<node.key) {
return findNode(node.left,key);
} else if (node && key>node.key) {
return findNode(node.right,key)
} else if (node && key===node.key) {
return true;
} else return false;
}
(五)删除任意节点
欲删除的节点可以分为三类:第一类、叶子节点;第二类、只有left或right子节点的节点;第三类、既有left又有right子结点的节点。
(1)第一类、叶子节点
对于这类节点,处理方法很简单,遍历找到待删除的节点,直接把该结点变成空值,node=null,再返回该结点。上代码:
function removeNode(node,key) {
if (node===null) {
return null;
} else if (key<node.key) {
node.left=removeNode(node.left,key); //递归,每次接受下一个节点
return node;
} else if (key>node.key) {
node.right=removeNode(node.right,key);
return node;
} else { //递归停止的点
if (node.left===null && node.right===null) { //处理第一类节点
node=null;
return node;
}
(2)第二类、只有left或right子节点的节点
对于这类节点,只需要把该节点的node直接换成node.left或者node.right,再返回node。
function removeNode(node,key) {
if (node===null) {
return null;
} else if (key<node.key) {
node.left=removeNode(node.left,key);
return node;
} else if (key>node.key) {
node.right=removeNode(node.right,key);
return node;
} else {
if (node.left===null && node.right===null) {
node=null;
return node;
} else if (node.left===null) {
node=node.right;
return node;
} else if (node.right===null) { //对于第二类节点的处理
node=node.left;
return node;
}
(3)第三类、即有left又有right子节点的节点
关键点在于:删除后的二叉树也要满足特征。
方法:把待删除的node,换成node.right子树最小的值,或node.left子树最大的值,最后删除最小或最大值node。
else {
let minRnode=minR(node.right);
node.key=minRnode.key;
node.right=removeNode(node.right,minRnode.key); //在上段代码最后添加即可
return node;
}
参考:https://www.imooc.com/video/15752 视频讲解。