Java二叉搜索树实例分析-javaTutorial-php.cn

概念

二叉搜索树又称二叉排序树，它或者是一棵空树，或者是具有以下性质的二叉树：
1、若它的左子树不为空，则左子树上所有节点的值都小于根结点的值。
2、若它的右子树不为空，则右子树上所有节点的值都大于根结点的值。
3、它的左右子树也分别为二叉搜索树

直接实践

准备工作：定义一个树节点的类，和二叉搜索树的类。

java二叉搜索树使用实例分析

搜索二叉树的查找功能

假设我们已经构造好了一个这样的二叉树，如下图

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我们要思考的第一个问题是如何查找某个值是否在该二叉树中?

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根据上述的逻辑，我们来把搜索的方法进行完善。

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搜索二叉树的插入操作

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根据上述逻辑，我们来写一个插入节点的代码。

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搜索二叉树删除节点的操作 - 难点

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再来分析一下：curDummy 和 parentDummy 是怎么找到“替罪羊”的。

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总程序 - 模拟实现二叉搜索树

class TreeNode{ public int val; public TreeNode left; public TreeNode right; public TreeNode(int val){ this.val = val; } } public class BinarySearchTree { TreeNode root; //在二叉树中 寻找指定 val 值的节点 // 找到了，返回其节点地址；没找到返回 null public TreeNode search(int key){ TreeNode cur = this.root; while(cur != null){ if(cur.val == key){ return cur; }else if(cur.val < key){ cur = cur.right; }else{ cur = cur.left; } } return null; } // 插入操作 public boolean insert(int key){ if(this.root == null){ this.root = new TreeNode(key); return true; } TreeNode cur = this.root; TreeNode parent = null; while(cur!=null){ if(key > cur.val){ parent = cur; cur = cur.right; }else if(cur.val == key){ return false; }else{ parent = cur; cur = cur.left; } } TreeNode node = new TreeNode(key); if(parent .val > key){ parent.left = node; }else{ parent.right = node; } return true; } // 删除操作 public void remove(int key){ TreeNode cur = root; TreeNode parent = null; // 寻找 删除节点位置。 while(cur!=null){ if(cur.val == key){ removeNode(cur,parent);// 真正删除节点的代码 break; }else if(cur.val < key){ parent = cur; cur = cur.right; }else{ parent = cur; cur = cur.left; } } } // 辅助删除方法：真正删除节点的代码 private void removeNode(TreeNode cur,TreeNode parent){ // 情况一 if(cur.left == null){ if(cur == this.root){ this.root = this.root.right; }else if( cur == parent.left){ parent.left = cur.right; }else{ parent.right = cur.right; } // 情况二 }else if(cur.right == null){ if(cur == this.root){ this.root = root.left; }else if(cur == parent.left){ parent.left = cur.left; }else{ parent.right = cur.left; } // 情况三 }else{ // 第二种方法：在删除节点的右子树中寻找最小值， TreeNode parentDummy = cur; TreeNode curDummy = cur.right; while(curDummy.left != null){ parentDummy = curDummy; curDummy = curDummy.left; } // 此时 curDummy 指向的 cur 右子树 cur.val = curDummy.val; if(parentDummy.left != curDummy){ parentDummy.right = curDummy.right; }else{ parentDummy.left = curDummy.right; } } } // 中序遍历 public void inorder(TreeNode root){ if(root == null){ return; } inorder(root.left); System.out.print(root.val+" "); inorder(root.right); } public static void main(String[] args) { int[] array = {10,8,19,3,9,4,7}; BinarySearchTree binarySearchTree = new BinarySearchTree(); for (int i = 0; i < array.length; i++) { binarySearchTree.insert(array[i]); } binarySearchTree.inorder(binarySearchTree.root); System.out.println();// 换行 System.out.print("插入重复的数据 9：" + binarySearchTree.insert(9)); System.out.println();// 换行 System.out.print("插入不重复的数据 1：" + binarySearchTree.insert(1)); System.out.println();// 换行 binarySearchTree.inorder(binarySearchTree.root); System.out.println();// 换行 binarySearchTree.remove(19); System.out.print("删除元素 19 ："); binarySearchTree.inorder(binarySearchTree.root); System.out.println();// 换行 System.out.print("查找不存在的数据50 ："); System.out.println(binarySearchTree.search(50)); System.out.print("查找存在的数据 7："); System.out.println(binarySearchTree.search(7)); } }

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性能分析

插入和删除操作都必须先查找，查找效率代表了二叉搜索树中各个操作的性能。

对有n个结点的二叉搜索树，若每个元素查找的概率相等，则二叉搜索树平均查找长度是结点在二叉搜索树的深度的函数，即结点越深，则比较次数越多。

但对于同一个关键码集合，如果各关键码插入的次序不同，可能得到不同结构的二叉搜索树：

如果我们能保证二叉搜索树的左右子树高度差不超过1。尽量满足高度平衡条件。
这就成 AVL 树了（高度平衡的二叉搜索树）。而AVL树，也有缺点：需要一个频繁的旋转。浪费很多效率。
至此红黑树就诞生了，避免更多的旋转。