BinarySearchTree（二叉搜索树）原理及C++代码实现

BST是一类用途极广的数据结构。它有如下性质：设x是二叉搜索树内的一个结点。如果y是x左子树中的一个结点，那么y.key<=x.key。如果y是x右子树中的一个结点，那么y.key>=x.key。

BST容易出现不平衡的情况，所以实际运用的时候还是以平衡的二叉搜索树为主，例如RB树，AVL树，treap树甚至skiplist等。

BST实现较为简单，我们直接来看看代码吧。

代码如下：（仅供参考）

  1 #include <iostream>
  2 using namespace std;
  3 
  4 struct Node {
  5     int key;
  6     Node * left;
  7     Node * right;
  8     Node * parent;
  9     Node() : key(0), left(nullptr), right(nullptr), parent(nullptr) {}
 10 };
 11 
 12 class BST {
 13     Node * root;
 14 private :
 15     Node * minimum(Node * p);
 16     Node * maximum(Node * p);
 17     //用新结点代替旧结点，只修改结点与其父节点的指向，允许新结点为空
 18     void transplant(Node * old_t, Node * new_t);
 19 public :
 20     BST() : root(nullptr) {}
 21     Node * search(const int k) {return search(root, k);}
 22     Node * search(Node * p, const int k);
 23     const Node * minimum() {return minimum(root);}
 24     const Node * maximum() {return maximum(root);}
 25     const Node * successor(Node * p);
 26     const Node * predecessor(Node * p);
 27     void insert(const int k);
 28     void remove(const int k) {remove(search(k));}
 29     void remove(Node * p);
 30     void inorderWalk() {inorderWalk(root);}
 31     void inorderWalk(Node * p);
 32 };
 33 
 34 Node * BST::search(Node * p, const int k) {
 35     if (p == nullptr || k == p->key)
 36         return p;
 37     if (k < p->key)
 38         return search(p->left, k);
 39     else
 40         return search(p->right, k);
 41 }
 42 
 43 Node * BST::minimum(Node * p) {
 44     if (p == nullptr)
 45         return p;
 46     while (p->left)
 47         p = p->left;
 48     return p;
 49 }
 50 
 51 Node * BST::maximum(Node * p) {
 52     if (p == nullptr)
 53         return p;
 54     while (p->right)
 55         p = p->right;
 56     return p;
 57 }
 58 
 59 const Node * BST::successor(Node * p) {
 60     if (p->right)
 61         return minimum(p->right);
 62     Node * y = p->parent;
 63     while (y != nullptr && y->right == p) {
 64         p = y;
 65         y = y->parent;
 66     }
 67     return y;
 68 }
 69 
 70 const Node * BST::predecessor(Node * p) {
 71     if (p->left)
 72         return maximum(p->left);
 73     Node * y = p->parent;
 74     while (y != nullptr && y->left == p) {
 75         p = y;
 76         y = y->parent;
 77     }
 78     return y;
 79 }
 80 
 81 void BST::insert(const int k) {
 82     Node * p = new Node;
 83     p->key = k;
 84 
 85     Node *x = root, *y = nullptr;
 86     while (x != nullptr) {
 87         y = x;
 88         if (x->key < k)
 89             x = x->right;
 90         else
 91             x = x->left;
 92     }
 93     p->parent = y;
 94     if (y == nullptr)
 95         root = p;
 96     else if (y->key < k)
 97         y->right = p;
 98     else
 99         y->left = p;
100 }
101 
102 void BST::transplant(Node * old_t, Node * new_t) {
103     if (old_t->parent == nullptr)
104         root = new_t;
105     else if (old_t == old_t->parent->left)
106         old_t->parent->left = new_t;
107     else
108         old_t->parent->right = new_t;
109     if (new_t != nullptr)
110         new_t->parent = old_t->parent;
111 }
112 
113 void BST::remove(Node * p) {
114     if (p->left == nullptr)
115         transplant(p, p->right);
116     else if (p->right == nullptr)
117         transplant(p, p->left);
118     else {
119         Node * t = minimum(p->right);
120         if (t->parent != p) {
121             transplant(t, t->right);
122             t->right = p->right;
123             t->right->parent = t;
124         }
125         transplant(p, t);
126         t->left = p->left;
127         t->left->parent = t;
128     }
129     delete p;
130 }
131 
132 void BST::inorderWalk(Node * p) {
133     if (p) {
134         inorderWalk(p->left);
135         cout << p->key << ends;
136         inorderWalk(p->right);
137     }
138 }
posted @ 2020-01-16 16:17  简讯  阅读(585)  评论(0)  编辑  收藏  举报