二叉搜索树的创建 && 查找 & 插入 & 删除

查询二叉查找树

二叉查找树最常见的操作是查找树中的某个关键字,处了普通的search之外,其还能支持minimum、maximun、successor、predecessor等查询,对于高度为h的树,它们都可以在O(h)时间内完成。

查找

给定指向树根的指针和关键字k,要在树中查找该关键字是否存在,如果存在,返回其指针,否为返回NULL。
该过程可以从树的根节点开始进行查找,并沿着树下降。对碰到的每个节点x,就比较k和key[x](表示x的关键字)。如果这两个关键字相同,则查找结束。如果k<key[x],则继续查找x的左子树,因为由二叉查找树性质可知,k不可能在x的右子树中。对称地,如果k>key[x],则继续在x的右子树中查找。

比如在如下的二叉查找树中,为了在树中查找关键字13,要沿着从根开始的路径15->6->7->13进行查找。

          15
       /      \
     6         18  
   /   \      /  \
  3     7    17   20 
 / \     \
2   4    13
         /
        9

下面是其实现代码。

//递归查找元素,找到返回关键字的结点指针,没找到返回NULL
Node* searchRecursive(Node *x, int k)
{
	if (x == NULL || x->key == k)
		return x;
	if (k < x->key)//查找左子树
		return searchRecursive(x->left, k);
	else           //查找右子树
		return searchRecursive(x->right, k);
}

也可以使用非递归的算法,其执行效率会更高。

//非递归查找元素,找到返回关键字的结点指针,没找到返回NULL
Node* search(Node *x, int k)
{
	while (x != NULL && k != x->key)
	{
		if (k < x->key) x = x->left;
		else x = x->right;
	}
	return x;
}

最大关键字元素和最小关键字元素

要查找二叉查找树中具有最小关键字的元素,只要从根节点开始,沿着各节点的left指针查找下去,直到遇到NULL为止。比如上面的二叉查找树中的最小关键字为2,位于从根开始最左下的位置。

//查找最小关键字  
Node* searchMin(Node *x)
{
	//空树时返回NULL
	if (x == NULL) return NULL;

	//一直往左儿子找,直到没有左儿子
	while (x->left != NULL) x = x->left;
	return x;
}

查找二叉查找树中最大元素是对称的。上面的二叉查找树中的最大关键字为20,位于从根开始最右下的位置。

//查找最大关键字
Node* searchMax(Node *x)
{
	//空树时返回NULL 
	if (x == NULL) return NULL;

	//一直往右儿子找,直到没有右儿子
	while (x->right != NULL) x = x->right;
	return x;
}

前驱和后继

【前继节点】
找一个节点的前继节点,我们分为两种情况

  • 若该节点有左孩子,那么前继节点则为以该节点的左孩子为根节点所寻找到的最大值;
  • 若该节点没有左孩子,那么前继节点需要往上寻找节点为右孩子。

如上图中,12的前继节点为10。
【后继节点】
找一个节点的后继节点,我们分为两种情况

  • 若该节点有右孩子,那么前继节点则为以该节点的左孩子为根节点所寻找到的最小值;
  • 若该节点没有右孩子,那么前继节点需要往上寻找节点为左孩子。

给定一个二叉查找树中的节点,要找出在中序遍历下它的后继。如果所有的关键字都不相同,则某一节点x的后继即具有大于key[x]中的关键字中最小者的那个节点。在二叉查找树中,不需要对关键字进行任何比较即可找到该后继。如果该节点x的右子树非空,则x的后继即为右子树的最左节点;否则,其后继y是x的最低祖先节点,且y的左儿子而是x的祖先。比如在上面的二叉查找树中,15的后继为17,因为17是15的右子树的最小关键字。而13的关键字为15,因为13没有右子树,而15是其最近的一个祖先,且15的左儿子6也是其祖先。

//查找某个结点的后继
Node* searchSuccessor(Node *x)
{
	//空树
	if (x == NULL) return NULL;

	//有右子树,右子树中最小的那个
	if (x->right != NULL) return searchMin(x->right);

	//无右子树,则为最低的祖先,其左儿子也是祖先
	Node *y = x->parent; //x向上搜索,y为x的父亲
	while (y != NULL &&  x == y->right)
		x = y, y = y->parent;
	return y;
}

查找给定节点的前驱思想和上面的相反,这里不再赘述。

//查找某个结点的前驱
Node *searchPredecessor(Node *x)
{
	//空树
	if (x == NULL) return NULL;

	//有左子树、左子树中最大的那个
	if (x->left != NULL) return searchMax(x->left);

	//无左子树,则为最低的祖先,其右儿子也是祖先
	Node *y = x->parent; //x向上搜索,y为x的父亲
	while (y != NULL && x == y->left)
		x = y, y = y->parent;
	return y;
}

删除

给定一棵二叉查找树和一个关键字,要将该关键字的节点删除。首先需要找到该关键字所在的节点的指针p,然后具体的删除过程可以分为几种情况:

  • p没有子女,直接删除p。
  • p有一个子女,直接删除p。
  • p有两个子女,删除p的后继q(q至多只有一个子女)。

确定了要删除的节点q之后,就要修正q的父亲和子女的链接关系,然后把q的关键字内容替换掉原先p的关键字内容,最后把q删除掉。

二叉搜索树的删除:

在删除之前需要从树中查找到这个节点,然后再针对情况来判断如何删除。

分为三种情况,首先是此节点没有孩子节点,此节点有一个孩子节点,此节点有两个孩子节点

void Delete(BinTree*& root,int value)
{
	BinTree* delnode= NULL;
	if(root == NULL)
		return ;
	BinTree* temp = root;
	BinTree* parent =NULL;
	while(temp!=NULL)
	{
		if(temp->value == value)
			break;
		else
		{
			parent = temp;
			if(temp->value >value)
				temp = temp->left;
			else
				temp =temp->right; 
		}
		
	}
	if(temp ==NULL)
		return ;
	delnode = temp;
	// 删除的节点被找到 根据被删除的节点的情况来判断
	// 如果节点的没有孩子 那么直接删除此节点 
	if(delnode->right ==NULL && delnode->left ==NULL)
	{
		cout<<"==="<<endl;
		//cout<<parent->value<<endl;
		if(delnode == root)
		{
			root=NULL;
		}
		if(parent && parent->left == delnode)
		{
			parent->left = NULL;			 
		}			
		if(parent && parent->right == delnode)
			parent->right =NULL;
		delete delnode;
	} 
	//如果此节点有一个孩子
	if(delnode->right != NULL && delnode->left==NULL)
	{
		if(parent !=NULL)
		{
			if(parent->left == delnode)
				parent->left = delnode->right;
			else if(parent->right == delnode)
				parent->right = delnode->right;
			
		}
		else
		{
			root = delnode->right;
		}
		delete delnode;
		
	} 
	if(delnode->left !=NULL&&delnode->right== NULL)
	{
		if(parent !=NULL)
		{
			if(parent->left == delnode)
				parent->left = delnode->left;
			else if(parent->right = delnode)
				parent->right = delnode->right;
		}
		else
		{
			root = delnode->left;
		}
		delete delnode;
	}
	//两个节点都不为空 
	if(delnode->left !=NULL && delnode->right !=NULL)
	{
		temp = delnode->right;
		parent = delnode;
		while(temp->left !=NULL)
		{
			parent = temp;
			temp = temp->left;
		}
		delnode->value = temp->value;
		parent->left = temp->right;
		delete temp;
		//Delete(delnode->right,temp->value); 
	} 
} 

    原文作者:二叉查找树
    原文地址: https://blog.csdn.net/yusiguyuan/article/details/42870445
    本文转自网络文章,转载此文章仅为分享知识,如有侵权,请联系博主进行删除。
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