二叉搜索树的插入、删除、查找

二叉查找树有以下性质:

(1)若左子树不空,则左子树上所有节点的值均小于它的根节点的值
(2)若右子树不空,则右子树上所有节点的值均大于它的根节点的值
(3)左、右子树也分别为二叉排序树
(4)没有键值相等的节点
 

插入(递归)

  插入的数据之后要满足二叉树的性质1和2,所以要先找到插入位置,且插入的位置一定是在叶子节点的下面

  所以插入分两个步骤:

  1、确定插入位置是在那个叶子节点下面

  2、新建一个节点,让叶子节点指向新建的节点

  

node* insert(node* root,int x)
{
    //插入的位置一定是在叶子节点,这里是先递归找到叶子节点,
    if(root==NULL)
    {
        //然后新建一个节点,让叶子节点指向这个节点
        node *temp=(struct node*)malloc(sizeof(struct node));
        temp->data=x;
        temp->left=NULL;
        temp->right=NULL;
        return temp;
    }
    if(x<root->data)
    {
        root->left=insert(root->left,x);
    }
    else
        root->right=insert(root->right,x);
    return root;//插入的时候是递归,所以最后会返回根节点
}

查找(递归)

  从根节点不断往下找就行

  

bool search(node * root,int x)
{
    //递归到子节点任然没找到,说明不存在这个节点
    if(root==NULL)
        return false;
    else if(x<root->data)
        return search(root->left,x);
    else if(x>root->data)
        return search(root->right,x);
    else
        return true;
}

删除(递归)

  删除的时候比较复杂,因为删除的节点不一定是在叶子节点上,有可能在其它位置,删除一个节点后还要维持二叉树的完整和树的性质

  

  如何维持二叉查找树的完整和性质呢?

  1、先说如何维持树的完整性:

  找到被删除节点的位置之后,我们不直接把这个节点删除,而是从被删除节点的子树中找到一个后继节点,用后继节点的值去替换被删除的节点,

  然后删除后继节点(这里有一个递归,会递归到子节点,最后变成删除叶子节点,删除叶子节点就不会影响树的完整)

  2、如何维持二叉查找树的性质,也就是如何找后继节点(这个性质是:左节点比根节点小,右节点比根节点大)

  1、如果被删除的这个节点既有子树,又有右子树

    从右子树中找一个最小值,这个最小值就是后继节点

    举个例子解释一下:

    

     如果我要删除值为3的节点,从节点3的右子树中找一个最小值是4,4比右子树中的所有值都大,同时比左子树中所有值都小,所以可以让4去替代3成为根节点

  代码

//在右子树中查找后继节点(右子树中的最小值)
node* FindMin(node *root)
{
    if(root==NULL)
        return NULL;
    else if(root->left==NULL)
        return root;
    else
        return FindMin(root->left);
}

  2、如果被删除的这个节点既有只有左子树

    从左节点中找一个最大值成为后继节点,原理同上

  代码

  

//在左子树中查找后继节点(左子树中的最大值)
node* FindMax(node *root)
{
    if(root==NULL)
        return NULL;
    else if(root->right==NULL)
        return root;
    else
        return FindMax(root->right);
}

  3、如果被删除的这个节点既有只有右子树

  从右子树中找一个最小值成为后继节点

删除的代码

//删除值为x的节点
node* delet(node* root,int x)
{
    //递归出口是叶子节点
    if(root==NULL)
    {
        return root;
    }
    else
    {
        if(x<root->data)
            root->left=delet(root->left,x);
        else if(x>root->data)
            root->right=delet(root->right,x);
        else
        {
            //左右节点都存在
           if(root->left&&root->right)
           {
                node* temp=FindMin(root->right);
                //把当前节点的值修改成后继节点的值
                root->data=temp->data;
                //在右子树中找后继节点的位置,并删除
                root->right=delet(root->right,root->data);
           }
           else
           {
                //只存在一个子节点
                if(root->left==NULL)
                    root=root->right;
                if(root->right==NULL)
                    root=root->left;
           }
        } 
    }
    return root;//返回根节点
}

遍历(递归)

  树的遍历有三种方式:前序、后序、中序

  

void inOrder(node* root)//以中序序列输出
{
    if(root->left != NULL ) //输出左节点
        inOrder(root->left);
    cout << root->data << " ";//输出根节点
    if(root->right != NULL ) 
        inOrder(root->right);//输出右节点
}
void preOrder(node* root)//以先序序列输出
{
    cout << root->data << " ";//
    if(root->left!=NULL)
        preOrder(root->left);//
    if(root->right!=NULL)
        preOrder(root->right);//
}
void houOrder(node* root)//后序序列输出
{
    if(root->left!=NULL)//
        houOrder(root->left);
    if(root->right!=NULL)//
        houOrder(root->right);
    cout << root->data << " ";//
}

完整代码

#include<iostream>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
using namespace std;
struct node
{
    int data;
    struct node* left;
    struct node* right;
};
//查找值为x的节点是否在二叉树
bool search(node * root,int x)
{
    //递归到子节点任然没找到,说明不存在这个节点
    if(root==NULL)
        return false;
    else if(x<root->data)
        return search(root->left,x);
    else if(x>root->data)
        return search(root->right,x);
    else
        return true;
}
//向树中插入一个节点
node* insert(node* root,int x)
{
    //插入的位置一定是在叶子节点,这里是先递归找到叶子节点,
    if(root==NULL)
    {
        //然后新建一个节点,让叶子节点指向这个节点
        node *temp=(struct node*)malloc(sizeof(struct node));
        temp->data=x;
        temp->left=NULL;
        temp->right=NULL;
        return temp;
    }
    if(x<root->data)
    {
        root->left=insert(root->left,x);
    }
    else
        root->right=insert(root->right,x);
    return root;//插入的时候是递归,所以最后会返回根节点
}
//在左子树中查找后继节点(左子树中的最大值)
node* FindMax(node *root)
{
    if(root==NULL)
        return NULL;
    else if(root->right==NULL)
        return root;
    else
        return FindMax(root->right);
}

//在右子树中查找后继节点(右子树中的最小值)
node* FindMin(node *root)
{
    if(root==NULL)
        return NULL;
    else if(root->left==NULL)
        return root;
    else
        return FindMin(root->left);
}

//删除值为x的节点
node* delet(node* root,int x)
{
    //递归出口是叶子节点
    if(root==NULL)
    {
        return root;
    }
    else
    {
        if(x<root->data)
            root->left=delet(root->left,x);
        else if(x>root->data)
            root->right=delet(root->right,x);
        else
        {
            //左右节点都存在
           if(root->left&&root->right)
           {
                node* temp=FindMin(root->right);
                //把当前节点的值修改成后继节点的值
                root->data=temp->data;
                //在右子树中找后继节点的位置,并删除
                root->right=delet(root->right,root->data);
           }
           else
           {
                //只存在一个子节点
                if(root->left==NULL)
                    root=root->right;
                if(root->right==NULL)
                    root=root->left;
           }
        } 
    }
    return root;//返回根节点
}
void PrintBSTree(node *root)//前序遍历输出
{
    if(root==NULL)
        return ;
    else
    {
        cout<<root->data<<' ';
        PrintBSTree(root->left);
        PrintBSTree(root->right);
    }
}
void inOrder(node* root)//以中序序列输出
{
    if(root->left != NULL ) //输出左节点
        inOrder(root->left);
    cout << root->data << " ";//输出根节点
    if(root->right != NULL ) 
        inOrder(root->right);//输出右节点
}
void preOrder(node* root)//以先序序列输出
{
    cout << root->data << " ";//
    if(root->left!=NULL)
        preOrder(root->left);//
    if(root->right!=NULL)
        preOrder(root->right);//
}
void houOrder(node* root)//后序序列输出
{
    if(root->left!=NULL)//
        houOrder(root->left);
    if(root->right!=NULL)//
        houOrder(root->right);
    cout << root->data << " ";//
}

int main()
{
    int x,n;
    node* root=new node;
    root=NULL;
    cin>>n;
    for(int i=0;i<n;i++)
    {
        cin>>x;
        root=insert(root,x);
    }
    
    preOrder(root);
    cout<<endl;
    delet(root,4);
    preOrder(root);
    cout<<endl;
    
    return 0;
}

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