本篇文章主要来总结使用Java实现二叉树的结点创建、删除、遍历、查找等操作。在这里每个结点的现实意义是一位梁山好汉,废话不多说,直接放代码:

1.二叉树结点创建

1.1 基本结构

结点是二叉树最基本的结构单元,在这里每个节点有一个编号属性,一个姓名属性,还有两个指向左右子结点的结点属性。

public class HeroNode {
    private Integer no;
    private String name;
    private HeroNode left;
    private HeroNode right;

    //默认不用指定左右两个指针
    public HeroNode(Integer no, String name) {
        this.no = no;
        this.name = name;
    }

    public Integer getNo() {
        return no;
    }

    public void setNo(Integer no) {
        this.no = no;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public HeroNode getLeft() {
        return left;
    }

    public void setLeft(HeroNode left) {
        this.left = left;
    }

    public HeroNode getRight() {
        return right;
    }

    public void setRight(HeroNode right) {
        this.right = right;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "DataStructure.BinaryTree.HeroNode{" +
                "no=" + no +
                ", name='" + name + '\'';
    }
}

1.2 实现遍历

上面还只是该结点类的最基本功能,如果想实现前、中、后续遍历,那么我们需要在节点类中添加以下三个方法:

//编写前序遍历的方法
public void preOrder(){
    //先输出父结点
    System.out.println(this);

    //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();
    }
}

//编写中序遍历的方法
public void infixOrder(){
    //递归向左子树前序遍历
    if(this.left != null){
        this.left.infixOrder();
    }

    //输出父结点
    System.out.println(this);

    //递归向右子树前序遍历
    if(this.right != null){
        this.right.infixOrder();
    }
}


//编写后序遍历的方法
public void postOrder(){
    //递归向左子树前序遍历
    if(this.left != null){
        this.left.postOrder();
    }

    //递归向右子树前序遍历
    if(this.right != null){
        this.right.postOrder();
    }

    //输出父结点
    System.out.println(this);
}

1.3 实现搜索

如果我们想实现在二叉树中进行数据的查找,那么需要根据不同的遍历方式,实现不同的查找方式:

//前序遍历查找
public HeroNode preOrderSearch(Integer no){
    System.out.println("开始前序遍历");
    //如果当前节点的编号与要查找的编号相同,那么返回此节点
    if(this.no == no){
        return this;
    }

    //如果不相同,那么往左节点递归前序遍历
    //定义一个接收结果节点的变量
    HeroNode resNode = null;
    if(this.left != null){
        resNode = this.left.preOrderSearch(no);
    }

    //如果结果节点不为空,那么就返回结果集节点
    if(resNode != null){
        return resNode;
    }

    //如果为空,那么继续向右节点递归前序遍历
    if(this.right != null){
        resNode = this.right.preOrderSearch(no);
    }

    //最终要返回结果集节点
    return resNode;
}


//中序遍历查找
public HeroNode infixOrderSearch(int no){

    //判断当前节点的左子节点是否为空,不为空则递归中序查找
    HeroNode resNode = null;

    if (this.left != null){
        resNode = this.left.infixOrderSearch(no);
    }

    //判断有没有找到,找到就返回
    if(resNode != null){
        return resNode;
    }

    System.out.println("开始中序遍历");
    //没有找到就判断当前节点
    if(this.no == no){
        return this;
    }

    //当前节点也不是,那就向右节点递归遍历
    if(this.right != null){
        resNode = this.right.infixOrderSearch(no);
    }

    return resNode;
}


//后续遍历查找
public HeroNode postOrderSearch(int no){
    HeroNode resNode = null;
    if(this.left != null){
        resNode = this.left.postOrderSearch(no);
    }
    if(resNode != null){
        return resNode;
    }

    if(this.right != null){
        resNode = this.right.postOrderSearch(no);
    }

    if(resNode != null){
        return resNode;
    }

    System.out.println("开始后序遍历");
    if(this.no == no){
        return this;
    }

    return resNode;
}

2.树的创建

有了节点类,我们还需要创建一个树的实现类,在该类里,创建并设置根节点,然后以根节点出发,实现树的遍历和查找函数。

public class BinaryTree {
    private HeroNode root;

    public void setRoot(HeroNode root){
        this.root = root;
    }

//二叉树遍历

    //前序遍历
    public void preOrder(){
        if(this.root != null){
            this.root.preOrder();
        }else{
            System.out.println("当前二叉树为空,不可遍历!");
        }
    }

    //中序遍历
    public void infixOrder(){
        if(this.root != null){
            this.root.infixOrder();
        }else{
            System.out.println("当前二叉树为空,不可遍历!");
        }
    }

    //后序遍历
    public void postOrder(){
        if(this.root != null){
            this.root.postOrder();
        }else{
            System.out.println("当前二叉树为空,不可遍历!");
        }
    }

//二叉树查找

    //前序遍历查找
    public HeroNode preOrderSearch(int no){
        if(this.root != null){
            return root.preOrderSearch(no);
        }else {
            return null;
        }
    }

    //中序遍历查找
    public HeroNode infixOrderSearch(int no){
        if(this.root != null){
            return root.infixOrderSearch(no);
        }else {
            return null;
        }
    }

    //后序遍历查找
    public HeroNode postOrderSearch(int no){
        if(this.root != null){
            return root.postOrderSearch(no);
        }else {
            return null;
        }
    }

    //删除节点
    public void deleteNode(int no){
        if(this.root != null){
            if(this.root.getNo() == no){
                this.root = null;
            }else{
                this.root.deleNode(no);
            }
        }else{
            System.out.println("空树不可删除");
        }
    }
}

3.树的操作

然后再创建一个类用于构建二叉树,并测试相关遍历和查找方法:

public class BinaryTreeDemo {
    public static void main(String[] args) {
        //首先创建一个二叉树
        BinaryTree binaryTree = new BinaryTree();

        //创建需要的节点
        HeroNode root = new HeroNode(1,"宋江");  //root
        HeroNode node2 = new HeroNode(2,"吴用");
        HeroNode node3 = new HeroNode(3,"卢俊义");
        HeroNode node4 = new HeroNode(4,"关胜");
        HeroNode node5 = new HeroNode(5,"林冲");

        //手动创建二叉树、正常应该是递归创建
        binaryTree.setRoot(root);
        root.setLeft(node2);
        root.setRight(node3);
        node3.setLeft(node5);
        node3.setRight(node4);

        //前序遍历
        System.out.println("前序遍历");
        binaryTree.preOrder();

        //中序遍历
        System.out.println("中序遍历");
        binaryTree.infixOrder();

        //后序遍历
        System.out.println("后序遍历");
        binaryTree.postOrder();


        //测试前序遍历查找
        //找四次
        System.out.println("前序遍历查找~");
        HeroNode resNode = binaryTree.preOrderSearch(5);
        if(resNode != null){
            System.out.println("找到了"+resNode);
        }else {
            System.out.println("对不起啊,没找到");
        }


        //测试前序遍历查找
        //找三次
        System.out.println("中序遍历查找~");
        HeroNode resNode1 = binaryTree.infixOrderSearch(5);
        if(resNode1 != null){
            System.out.println("找到了"+resNode1);
        }else {
            System.out.println("对不起啊,没找到");
        }


        //测试前序遍历查找
        //找两次
        System.out.println("后序遍历查找~");
        HeroNode resNode2 = binaryTree.postOrderSearch(5);
        if(resNode2 != null){
            System.out.println("找到了"+resNode2);
        }else {
            System.out.println("对不起啊,没找到");
        }
    }
}

参考资料

尚硅谷-韩顺平图解Java数据结构和算法P92-P96