线索二叉树

红太狼 2021-10-15 02:37 326阅读 0赞

package com.tree;
    
    import java.util.concurrent.SynchronousQueue;
    
    /**
     * @Auther: 大哥的叔
     * @Date: 2019/8/15 13:54
     * @Description:
     */
    public class ThreadedBinaryTreeDemo {
    
        public static void main(String[] args) {
            //测试一把中序线索二叉树的功能
            ProNode root = new ProNode(1, "tom");
            ProNode node2 = new ProNode(3, "jack");
            ProNode node3 = new ProNode(6, "smith");
            ProNode node4 = new ProNode(8, "mary");
            ProNode node5 = new ProNode(10, "king");
            ProNode node6 = new ProNode(14, "dim");
    
            //二叉树，后面我们要递归创建, 现在简单处理使用手动创建
            root.setLeft(node2);
            root.setRight(node3);
            node2.setLeft(node4);
            node2.setRight(node5);
            node3.setLeft(node6);
    
            //测试中序线索化
            ThreadedBinaryTree threadedBinaryTree = new ThreadedBinaryTree();
            threadedBinaryTree.setRoot(root);
            threadedBinaryTree.threadedNodes();
    
            //测试: 以10号节点测试
            ProNode leftNode = node5.getLeft();
            ProNode rightNode = node5.getRight();
            System.out.println("10号结点的前驱结点是 ="  + leftNode); //3
            System.out.println("10号结点的后继结点是="  + rightNode); //1
    
            //当线索化二叉树后，能在使用原来的遍历方法
            //threadedBinaryTree.infixOrder();
            System.out.println("使用线索化的方式遍历 线索化二叉树");
            threadedBinaryTree.threadedList(); // 8, 3, 10, 1, 14, 6
    
        }
    
    }
    
    
    
    
    //定义ThreadedBinaryTree 实现了线索化功能的二叉树
    class ThreadedBinaryTree {
        private ProNode root;
    
        //为了实现线索化，需要创建要给指向当前结点的前驱结点的指针
        //在递归进行线索化时，pre 总是保留前一个结点
        private ProNode pre = null;
    
        public void setRoot(ProNode root) {
            this.root = root;
        }
    
        //重载一把threadedNodes方法
        public void threadedNodes() {
            this.threadedNodes(root);
        }
    
        //遍历线索化二叉树的方法
        public void threadedList() {
            //定义一个变量，存储当前遍历的结点，从root开始
            ProNode node = root;
            while(node != null) {
                //循环的找到leftType == 1的结点，第一个找到就是8结点
                //后面随着遍历而变化,因为当leftType==1时，说明该结点是按照线索化
                //处理后的有效结点
                while(node.getLeftType() == 0) {
                    node = node.getLeft();
                }
    
                //打印当前这个结点
                System.out.println(node);
                //如果当前结点的右指针指向的是后继结点,就一直输出
                while(node.getRightType() == 1) {
                    //获取到当前结点的后继结点
                    node = node.getRight();
                    System.out.println(node);
                }
                //替换这个遍历的结点
                node = node.getRight();
    
            }
        }
    
        //编写对二叉树进行中序线索化的方法
        /**
         *
         * @param node 就是当前需要线索化的结点
         */
        public void threadedNodes(ProNode node) {
    
            //如果node==null, 不能线索化
            if(node == null) {
                return;
            }
    
            //(一)先线索化左子树
            threadedNodes(node.getLeft());
            //(二)线索化当前结点[有难度]
    
            //处理当前结点的前驱结点
            //以8结点来理解
            //8结点的.left = null , 8结点的.leftType = 1
            if(node.getLeft() == null) {
                //让当前结点的左指针指向前驱结点
                node.setLeft(pre);
                //修改当前结点的左指针的类型,指向前驱结点
                node.setLeftType(1);
            }
    
            //处理后继结点
            if (pre != null && pre.getRight() == null) {
                //让前驱结点的右指针指向当前结点
                pre.setRight(node);
                //修改前驱结点的右指针类型
                pre.setRightType(1);
            }
            //!!! 每处理一个结点后，让当前结点是下一个结点的前驱结点
            pre = node;
    
            //(三)在线索化右子树
            threadedNodes(node.getRight());
    
    
        }
    
        //删除结点
        public void delNode(int no) {
            if(root != null) {
                //如果只有一个root结点, 这里立即判断root是不是就是要删除结点
                if(root.getNo() == no) {
                    root = null;
                } else {
                    //递归删除
                    root.delNode(no);
                }
            }else{
                System.out.println("空树，不能删除~");
            }
        }
        //前序遍历
        public void preOrder() {
            if(this.root != null) {
                this.root.preOrder();
            }else {
                System.out.println("二叉树为空，无法遍历");
            }
        }
    
        //中序遍历
        public void infixOrder() {
            if(this.root != null) {
                this.root.infixOrder();
            }else {
                System.out.println("二叉树为空，无法遍历");
            }
        }
        //后序遍历
        public void postOrder() {
            if(this.root != null) {
                this.root.postOrder();
            }else {
                System.out.println("二叉树为空，无法遍历");
            }
        }
    
        //前序遍历
        public ProNode preOrderSearch(int no) {
            if(root != null) {
                return root.preOrderSearch(no);
            } else {
                return null;
            }
        }
        //中序遍历
        public ProNode infixOrderSearch(int no) {
            if(root != null) {
                return root.infixOrderSearch(no);
            }else {
                return null;
            }
        }
        //后序遍历
        public ProNode postOrderSearch(int no) {
            if(root != null) {
                return this.root.postOrderSearch(no);
            }else {
                return null;
            }
        }
    }
    
    //先创建ProNode 结点
    class ProNode {
        private int no;
        private String name;
        private ProNode left; //默认null
        private ProNode right; //默认null
        //说明
        //1. 如果leftType == 0 表示指向的是左子树, 如果 1 则表示指向前驱结点
        //2. 如果rightType == 0 表示指向是右子树, 如果 1表示指向后继结点
        private int leftType;
        private int rightType;
    
    
    
        public int getLeftType() {
            return leftType;
        }
        public void setLeftType(int leftType) {
            this.leftType = leftType;
        }
        public int getRightType() {
            return rightType;
        }
        public void setRightType(int rightType) {
            this.rightType = rightType;
        }
        public ProNode(int no, String name) {
            this.no = no;
            this.name = name;
        }
        public int getNo() {
            return no;
        }
        public void setNo(int no) {
            this.no = no;
        }
        public String getName() {
            return name;
        }
        public void setName(String name) {
            this.name = name;
        }
        public ProNode getLeft() {
            return left;
        }
        public void setLeft(ProNode left) {
            this.left = left;
        }
        public ProNode getRight() {
            return right;
        }
        public void setRight(ProNode right) {
            this.right = right;
        }
        @Override
        public String toString() {
            return "ProNode [no=" + no + ", name=" + name + "]";
        }
    
        //递归删除结点
        //1.如果删除的节点是叶子节点，则删除该节点
        //2.如果删除的节点是非叶子节点，则删除该子树
        public void delNode(int no) {
    
            //思路
    		/*
    		 * 	1. 因为我们的二叉树是单向的，所以我们是判断当前结点的子结点是否需要删除结点，而不能去判断当前这个结点是不是需要删除结点.
    			2. 如果当前结点的左子结点不为空，并且左子结点 就是要删除结点，就将this.left = null; 并且就返回(结束递归删除)
    			3. 如果当前结点的右子结点不为空，并且右子结点 就是要删除结点，就将this.right= null ;并且就返回(结束递归删除)
    			4. 如果第2和第3步没有删除结点，那么我们就需要向左子树进行递归删除
    			5.  如果第4步也没有删除结点，则应当向右子树进行递归删除.
    
    		 */
            //2. 如果当前结点的左子结点不为空，并且左子结点 就是要删除结点，就将this.left = null; 并且就返回(结束递归删除)
            if(this.left != null && this.left.no == no) {
                this.left = null;
                return;
            }
            //3.如果当前结点的右子结点不为空，并且右子结点 就是要删除结点，就将this.right= null ;并且就返回(结束递归删除)
            if(this.right != null && this.right.no == no) {
                this.right = null;
                return;
            }
            //4.我们就需要向左子树进行递归删除
            if(this.left != null) {
                this.left.delNode(no);
            }
            //5.则应当向右子树进行递归删除
            if(this.right != null) {
                this.right.delNode(no);
            }
        }
    
        //编写前序遍历的方法
        public void preOrder() {
            System.out.println(this); //先输出父结点
            //递归向左子树前序遍历
            if(this.left != null) {
                this.left.preOrder();
            }
            //递归向右子树前序遍历
            if(this.right != null) {
                this.right.preOrder();
            }
        }
        //中序遍历
        public void infixOrder() {
    
            //递归向左子树中序遍历
            if(this.left != null) {
                this.left.infixOrder();
            }
            //输出父结点
            System.out.println(this);
            //递归向右子树中序遍历
            if(this.right != null) {
                this.right.infixOrder();
            }
        }
        //后序遍历
        public void postOrder() {
            if(this.left != null) {
                this.left.postOrder();
            }
            if(this.right != null) {
                this.right.postOrder();
            }
            System.out.println(this);
        }
    
        //前序遍历查找
        /**
         *
         * @param no 查找no
         * @return 如果找到就返回该Node ,如果没有找到返回 null
         */
        public ProNode preOrderSearch(int no) {
            System.out.println("进入前序遍历");
            //比较当前结点是不是
            if(this.no == no) {
                return this;
            }
            //1.则判断当前结点的左子节点是否为空，如果不为空，则递归前序查找
            //2.如果左递归前序查找，找到结点，则返回
            ProNode resNode = null;
            if(this.left != null) {
                resNode = this.left.preOrderSearch(no);
            }
            if(resNode != null) {//说明我们左子树找到
                return resNode;
            }
            //1.左递归前序查找，找到结点，则返回，否继续判断，
            //2.当前的结点的右子节点是否为空，如果不空，则继续向右递归前序查找
            if(this.right != null) {
                resNode = this.right.preOrderSearch(no);
            }
            return resNode;
        }
    
        //中序遍历查找
        public ProNode infixOrderSearch(int no) {
            //判断当前结点的左子节点是否为空，如果不为空，则递归中序查找
            ProNode resNode = null;
            if(this.left != null) {
                resNode = this.left.infixOrderSearch(no);
            }
            if(resNode != null) {
                return resNode;
            }
            System.out.println("进入中序查找");
            //如果找到，则返回，如果没有找到，就和当前结点比较，如果是则返回当前结点
            if(this.no == no) {
                return this;
            }
            //否则继续进行右递归的中序查找
            if(this.right != null) {
                resNode = this.right.infixOrderSearch(no);
            }
            return resNode;
    
        }
    
        //后序遍历查找
        public ProNode postOrderSearch(int no) {
    
            //判断当前结点的左子节点是否为空，如果不为空，则递归后序查找
            ProNode resNode = null;
            if(this.left != null) {
                resNode = this.left.postOrderSearch(no);
            }
            if(resNode != null) {//说明在左子树找到
                return resNode;
            }
    
            //如果左子树没有找到，则向右子树递归进行后序遍历查找
            if(this.right != null) {
                resNode = this.right.postOrderSearch(no);
            }
            if(resNode != null) {
                return resNode;
            }
            System.out.println("进入后序查找");
            //如果左右子树都没有找到，就比较当前结点是不是
            if(this.no == no) {
                return this;
            }
            return resNode;
        }
    
    }