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【数据结构】二叉搜索树

2016-07-07 20:51 459 查看
二叉搜索树的性质:

每个节点都有一个作为搜索依据的关键码(key),所有节点的关键码互不相同。
左子树上所有节点的关键码(key)都小于根节点的关键码(key)。
右子树上所有节点的关键码(key)都大于根节点的关键码(key)。
左右子树都是二叉搜索树。
//BSTree.h

#pragma once

template<class K,class V>
struct BSTreeNode
{
BSTreeNode(const K& key,const V& value)
:_key(key)
,_value(value)
,_left(NULL)
,_right(NULL)
{}

K _key;
V _value;
BSTreeNode<K,V>* _left;
BSTreeNode<K,V>* _right;
};

template<class K,class V>
class BSTree
{
typedef BSTreeNode<K,V> Node;
public:
BSTree()
:_root(NULL)
{}
bool Insert(const K& key,const V& value)
{
if(_root == NULL)
{
_root = new Node(key,value);
}
Node* cur = _root;
Node* parent  = NULL;
while(cur)
{
if(cur->_key < key)
{
parent = cur;
cur = cur->_right;
}
else if(cur->_key > key)
{
parent = cur;
cur = cur->_left;
}
else
return false;
}
cur =  new Node(key,value);
if(parent->_key < key)
{
parent->_right = cur;
}
else
{
parent->_left = cur;
}
return true;
}

Node* Find(const K& key)
{
Node* cur = _root;
while(cur)
{
if(cur->_key < key)
cur =  cur->_right;
else if(cur->_key > key)
cur = cur->_left;
else
{
cout<<cur->_key<<":"<<cur->_value<<endl;
return cur;
}
}
return NULL;
}

bool Remove(const K& key)
{
if(_root == NULL)
{
return false;
}
Node* cur =  _root;
Node* parent = NULL;
//找到要删除的节点
while(cur)
{
if(cur->_key > key)
{
parent = cur;
cur = cur->_left;
}
else if(cur->_key < key)
{
parent = cur;
cur =  cur->_right;
}
else
{
break;
}
}
Node* del = NULL;
//1.要删除节点的左孩子或者右孩子为空
if(cur->_left == NULL)
{
del = cur;
if(parent->_left == cur)
{
parent->_left = cur->_right;
}
else
{
parent->_right = cur->_right;
}
delete del;
}
//删除节点的右孩子为空
else if(cur->_right == NULL)
{
del = cur;
if(parent->_left == cur)
{
parent->_left = cur->_left;
}
else
{
parent->_right = cur->_left;
}
delete del;
}
// //找以该节点为根节点的左边(最大的)最右的孩子代替它,然后删除
else		//要删除节点的左右孩子都不为空
{
parent = cur;
//找以该节点为根节点的右边(最小的)最左的孩子代替它,然后删除
Node* subLeft = cur->_right;
while(subLeft->_left)
{
parent = subLeft;
subLeft =  subLeft->_left;
}
cur->_key = subLeft->_key;
cur->_value = subLeft->_value;

if(parent->_left == subLeft)
parent->_left = subLeft->_right;
else
parent->_right = subLeft->_right;
delete subLeft;
}
return false;
}

//递归插入
bool InsertR(const K& key,const V& value)
{
return _InsertR(_root,key,value);
}
//递归删除
bool RemoveR(const K& key)
{
return _RemoveR(_root,key);
}
//递归查找
Node* FindR(const K& key)
{
return _FindR(_root,key);
}

void InOrder()
{
_InOrder(_root);
cout<<endl;
}
protected:
bool _InsertR(Node*& root,const K& key,const V& value)
{
if(root == NULL)
{
root = new Node(key,value);
return true;
}
if(root->_key > key)
{
return _InsertR(root->_left,key,value);
}
else if(root->_key < key)
{
return _InsertR(root->_right,key,value);
}
else
{
return false;
}
}
//递归的删除一个节点
bool _RemoveR(Node*& root,const K& key)
{
if(root == NULL)
{
return false;
}
if(root->_key < key)
{
_RemoveR(root->_right,key);
}
else if(root->_key > key)
{
_RemoveR(root->_left,key);
}
else
{
Node* del = root;
if(root->_left == NULL)
{
root = root->_right;
}
else if(root->_right == NULL)
{
root = root->_left;
}
else
{
Node* subLeft = root->_right;
while(subLeft->_left)
{
subLeft = subLeft->_left;
}
swap(root->_key,subLeft->_key);
swap(root->_value,subLeft->_value);
return _RemoveR(root->_right,key);
}
delete del;
}
return true;
}

Node* _FindR(Node*& root,const K& key)
{
if(_root == NULL)
{
return NULL;
}
if(root->_key > key)
{
_FindR(root->_left,key);
}
else if(root->_key < key)
{
_FindR(root->_right,key);
}
else
{
cout<<root->_key<<":"<<root->_value<<endl;
return root;
}
return NULL;
}

void _InOrder(Node* root)
{
if(root == NULL)
{
return;
}
_InOrder(root->_left);
cout<<root->_key<<" ";
_InOrder(root->_right);
}
protected:
Node* _root;
};

//测试迭代
void TestTree()
{
BSTree<int ,int> bst;
int a[] = {5,3,7,1,4,6,8,0,2,9};
for(size_t i = 0; i < sizeof(a)/sizeof(a[0]); i++)
{
bst.Insert(a[i],i);
}
bst.InOrder();
BSTreeNode<int,int>* ret = bst.Find(6);
bst.Remove(9);
bst.InOrder();
bst.Remove(7);
bst.InOrder();
bst.Remove(5);
bst.InOrder();
bst.Remove(3);
bst.InOrder();
}

//测试递归
void TestTreeR()
{
BSTree<int ,int> bst1;
int a1[] = {5,3,7,1,4,6,8,0,2,9};
for(size_t i = 0; i < sizeof(a1)/sizeof(a1[0]); i++)
{
bst1.InsertR(a1[i],i);
}
bst1.InOrder();
BSTreeNode<int,int>* ret1 = bst1.FindR(6);
bst1.RemoveR(9);
bst1.InOrder();
bst1.RemoveR(5);
bst1.InOrder();
bst1.RemoveR(3);
bst1.InOrder();
bst1.RemoveR(7);
bst1.InOrder();
bst1.RemoveR(8);
bst1.InOrder();
bst1.RemoveR(2);
bst1.InOrder();
bst1.RemoveR(6);
bst1.InOrder();
}

//Test.cpp

#include<iostream>
using namespace std;
#include"BSTree.h"

int main()
{
//TestTree();
TestTreeR();
getchar();
return 0;
}
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