二叉排序树概念
二叉排序树是动态查找表的一种,也是常用的表示方法。
其中,它具有如下性质:
1.若它的左子树非空,则其左子树的所有节点的关键值都小于根节点的关键值。
2.若它的右子树非空,则其右子树的所有节点的关键值都大于根结点的关键值。
3.它的左右子树也分别都是二叉排序树。
PS:对二叉排序树进行中序遍历,得到的序列,总会是一个升序的数列。
二叉排序树的建立
我们使用C语言来建立。
其中我们对二叉排序树的结构体定义如下:
typedef int ElemType;
typedef struct BTNode{
ElemType key;
struct BTNode *lchild,*rchild;
}BTNode,*BSTree;
建立二叉排序树的代码如下:
BSTree InsertBST(BSTree bst,BSTree s) //遍历二叉排序树,找到合适的位置
{
if(bst==NULL)
bst = s;
else{
if(s->key < bst->key)
bst->lchild = InsertBST(bst->lchild,s);
if(s->key > bst->key){
bst->rchild = InsertBST(bst->rchild,s);
}
}
return bst;
}
BSTree CreateBST() //建立二叉排序树
{
BSTree bst,s;
int key;
bst = NULL;
printf("请输入关键字值,输入-1结束.\n");
while(1){
scanf("%d",&key);
if(key!=-1){
s = (BSTree)malloc(sizeof(BTNode));
s->key = key;
s->lchild = NULL;
s->rchild = NULL;
bst = InsertBST(bst,s);
printf("成功.\n");
}
else
break;
}
return bst;
}
二叉排序树的插入
BSTree InsertBST(BSTree bst,BSTree s) //遍历二叉排序树,找到合适的位置
{
if(bst==NULL)
bst = s;
else{
if(s->key < bst->key)
bst->lchild = InsertBST(bst->lchild,s);
if(s->key > bst->key){
bst->rchild = InsertBST(bst->rchild,s);
}
}
return bst;
}
BSTree SearchBST(BSTree bst,int key) //查找关键值key的节点,并且返回这个节点
{
if(bst == NULL)
return NULL;
else if(key == bst->key)
return bst;
else if(key > bst->key)
return SearchBST(bst->rchild,key);
else
return SearchBST(bst->lchild,key);
}
BSTree InsertBST_key(BSTree bst,int key) //搜寻一个关键值,如果没有就插入
{
BSTree s;
s = SearchBST(bst,key);
if(s)
printf("该节点已经存在.");
else{
s = (BSTree)malloc(sizeof(BTNode));
s->key = key;
s->lchild = NULL;
s->rchild = NULL;
s = InsertBST(bst,s);
}
return s;
}
查找二叉排序树指定节点的双亲
BSTree SearchBST_F(BSTree bst,int key,BSTree *F) //F存储key关键值节点的双亲节点,函数返回key关键值节点.
{
if(bst == NULL)
return NULL;
if(key == bst->key)
return bst;
else{
*F = bst;
if(key < bst->key)
return SearchBST_F(bst->lchild,key,F);
else
return SearchBST_F(bst->rchild,key,F);
}
}
删除二叉排序树中某个节点:
对于删除二叉排序树的节点,我们有必要花大功夫来讨论一下。
对于删除二叉排序树的某个节点,大致有以下四种情况:
假设我们要删除的节点指定为P。
1.P节点的左右子树都为空
此时删除P节点,只需要P节点的父节点的左/右子树赋值NULL,并且free掉P节点即可。
值得注意的是,还有一种特殊情况,那就是P节点本身就是根节点,也就是这个树只有P节点一个
节点。
那么此时,我们只需要返回NULL,并且free掉P节点即可。
2.P节点的左子树为空
在这种情况下,我们注意到P的右子树不是空的,如下图所示:
此时我们只需要令P节点的父节点C的右子树/左子树为P的右子树即可。
不过值得注意的是,此时仍有可能P是根节点,此时我们需要令根节点 = p的右子树,并且free掉p
节点即可。
3.P节点的右子树为空
此时我们注意到,这种情况根情况2(P节点的左子树为空)非常相似。
此时我们只需要令P的父节点C的左/右子树等于P的左子树即可。
不过此时P节点仍有可能作为根节点出现,此时我们只需要令根节点等于P的左子树即可。
4.P节点的左右子树都不为空
这种情况无疑是最复杂的一种情况,因为此时我们要牵扯一个大小的排序。
因此,我们可以令P节点的Key值等于P节点的直接前驱(直接后驱)的Key值,之后删掉直接前驱(直
接后驱)即可。
注意到此时的P节点的直接前驱是G(即P节点的左子树的最右侧的一个节点)。
那么此时我们可以令P节点的Key值等于G节点的Key值,同时free掉G节点即可完成操作。
不过,比较重要的一点是,G节点的左子树不一定为空,此时我们仍需要让G节点的父节点的右子
树等于G节点的左子树。
注意到,当P节点作为根结点的时候并不会出现特殊的情况,但是当P节点的前驱节点就是P的左子
树,我们需要另外的讨论,如下图所示:
注意到此时P的直接前驱节点就是D,但是如果我们直接删除D,那么D的左子树此时应该给P的左
子树。
注意到P也是D的一个父节点,P同时还是D的一个直接后继节点,此时就是一种特殊情况,需要让
P的左子树等于D的左子树,而不是D的父节点的右子树等于D的左子树!!!文章来源:https://www.toymoban.com/news/detail-767407.html
代码实现:文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-767407.html
BSTree SearchBST_F(BSTree bst,int key,BSTree *F) //查找Key值节点的父节点,*F存储父节点,函数返回Key节点
{
if(bst == NULL)
return NULL;
if(bst->key == key)
return bst;
else{
*F = bst;
if(bst->key > key)
return SearchBST_F(bst->lchild,key,F);
else
return SearchBST_F(bst->rchild,key,F);
}
}
BSTree DeleteBST(BSTree bst,BSTree p,BSTree f)
{
BSTree par,s;
int kind;
if(!p->lchild && !p->rchild) //左右子树全为空
kind = 1;
else if(!p->lchild) //左子树为空
kind = 2;
else if(!p->rchild) //右子树为空
kind = 3;
else //左右子树都不为空
kind = 4;
switch(kind){
case 1:
if(!f) //没有父节点,p是根节点,
return NULL;
else{
if(f->lchild == p)
f->lchild = NULL;
else
f->rchild = NULL;
free(p);
}
break;
case 2:
if(!f) //p是根节点
bst = bst->rchild;
else{
if(p == f->lchild)
f->lchild = p->rchild;
else
f->rchild = p->rchild;
free(p);
}
break;
case 3:
if(!f) //p是根节点
bst = bst->lchild;
else{
if(p == f->lchild)
f->lchild = bst->lchild;
else
f->rchild = bst->lchild;
}
free(p);
break;
case 4:
par = p; //p节点前驱指针par
s = p->lchild; //用来遍历p的直接前驱节点(左子树的最右侧)
while(s->rchild != NULL){ //结束条件是s的右子树为空,此时s就是p的直接前驱节点
par = s;
s = s->rchild;
}
p->key = s->key; //令p节点的值为s节点的值
if(par == p) //特殊情况,s节点刚好是p的左子树
par->lchild = s->lchild;
else
par->rchild = s->lchild; //par的右子树需要等于s节点的左子树
free(s); //释放p节点的直接前驱s
break;
}
return bst;
}
BSTree SearchDeleteBST(BSTree bst,int key)
{
BSTree f = NULL,p;
p = SearchBST_F(bst,key,&f);
if(p){
bst = DeleteBST(bst,p,f);
}
else
printf("该节点不存在.\n");
return bst;
}
二叉排序树的所有代码汇总:
#include<stdio.h>
#include<malloc.h>
typedef int ElemType;
typedef struct BSNode{
ElemType key;
struct BSNode *lchild,*rchild;
}BSNode,*BSTree;
BSTree SearchBST(BSTree bst,BSTree s)
{
if(bst == NULL)
bst = s;
else{
if(bst->key > s->key)
bst->lchild = SearchBST(bst->lchild,s);
if(bst->key < s->key)
bst->rchild = SearchBST(bst->rchild,s);
}
return bst;
}
BSTree CreateBSTree()
{
int key;
BSTree bst = NULL;
printf("请输入节点关键值,输入-1结束.\n");
while(1){
scanf("%d",&key);
if(key != -1){
BSTree s = (BSTree)malloc(sizeof(BSNode));
s->key = key;
s->lchild = NULL;
s->rchild = NULL;
bst = SearchBST(bst,s);
printf("创建节点成功.\n");
}
else
break;
}
return bst;
}
void PostTraverse(BSTree bst)
{
if(bst){
PostTraverse(bst->lchild);
printf("%d ",bst->key);
PostTraverse(bst->rchild);
}
}
BSTree SearchBST_F(BSTree bst,int key,BSTree *F) //查找Key值节点的父节点,*F存储父节点,函数返回Key节点
{
if(bst == NULL)
return NULL;
if(bst->key == key)
return bst;
else{
*F = bst;
if(bst->key > key)
return SearchBST_F(bst->lchild,key,F);
else
return SearchBST_F(bst->rchild,key,F);
}
}
BSTree DeleteBST(BSTree bst,BSTree p,BSTree f)
{
BSTree par,s;
int kind;
if(!p->lchild && !p->rchild) //左右子树全为空
kind = 1;
else if(!p->lchild) //左子树为空
kind = 2;
else if(!p->rchild) //右子树为空
kind = 3;
else //左右子树都不为空
kind = 4;
switch(kind){
case 1:
if(!f) //没有父节点,p是根节点,
return NULL;
else{
if(f->lchild == p)
f->lchild = NULL;
else
f->rchild = NULL;
free(p);
}
break;
case 2:
if(!f) //p是根节点
bst = bst->rchild;
else{
if(p == f->lchild)
f->lchild = p->rchild;
else
f->rchild = p->rchild;
free(p);
}
break;
case 3:
if(!f) //p是根节点
bst = bst->lchild;
else{
if(p == f->lchild)
f->lchild = bst->lchild;
else
f->rchild = bst->lchild;
}
free(p);
break;
case 4:
par = p; //p节点前驱指针par
s = p->lchild; //用来遍历p的直接前驱节点(左子树的最右侧)
while(s->rchild != NULL){ //结束条件是s的右子树为空,此时s就是p的直接前驱节点
par = s;
s = s->rchild;
}
p->key = s->key; //令p节点的值为s节点的值
if(par == p) //特殊情况,s节点刚好是p的左子树
par->lchild = s->lchild;
else
par->rchild = s->lchild; //par的右子树需要等于s节点的左子树
free(s); //释放p节点的直接前驱s
break;
}
return bst;
}
BSTree SearchDeleteBST(BSTree bst,int key)
{
BSTree f = NULL,p;
p = SearchBST_F(bst,key,&f);
if(p){
bst = DeleteBST(bst,p,f);
}
else
printf("该节点不存在.\n");
return bst;
}
int main()
{
BSTree bst;
bst = CreateBSTree();
SearchDeleteBST(bst,5);
PostTraverse(bst);
return 0;
}
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