BST完全实现

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mob604756f1e4c7 2021-05-08 20:42:22

文章标签 BST 文章分类 前端开发

  1 #include  2 #include<string>  3 #include  4 using namespace std;  5 template  6 class BST {  7 public:  8     BST() { sz = hi = 0; top = NULL; }//初始化  9     void insert(const T& data); 10     void insert(const initializer_list& data_list) { for (auto i : data_list)insert(i); } 11     void remove(const T& data); 12     void remove(binaryNode*node); 13     constexpr binaryNode* root() const { return top; } 14     void inorder_traverse  (const binaryNode* node/*=root()*/)   //中序遍历了解结构，这里不能用默认参数root() 15     { 16         if (!node)return; 17         inorder_traverse(node->lson); 18         cout << node->data << " "; 19         inorder_traverse(node->rson); 20     } 21     /* 22 问：一个类中，为什么不能将数据成员做为成员函数的默认参数？ 23 答：标准规定这么一个限制条件是有其理由的， 24 非静态成员如果在成员函数被调用前没有被初始化， 25 此时编译器无法确认函数参数的默认值是多少。 26 而标准这样做就把错误的发现提前到编译期。 27  */ 28    binaryNode* floor(const T& data);//小于等于data的元素 29    binaryNode* ceil (const T& data);//大于等于data的元素 30    binaryNode* max(binaryNode*node) const{  while (node->rson)node = node->rson; return node; }//一个节点当做个子树看,最大的元素 31    binaryNode* min(binaryNode*node) const{  while (node->lson)node = node->lson; return node; }//一个节点当做个子树看,最小的元素 32     constexpr int size() const{ return sz; } 33     constexpr int height() const { return hi; } 34     binaryNode* find(const T&data) 
 35     { 36         if (auto node = find_it(data))return node; else { cout << "we can't find it!"; abort(); } 37     } 38     //通过find_it(data)获得准确的节点在哪，如果为空，程序截止 39     ~BST() 
 40     { 41         traverse(top); 42     }//遍历删除元素 43 private: 44     void traverse(binaryNode* node) { if (node) { traverse(node->lson); traverse(node->rson); delete node; } } 45     binaryNode* find_it(const T& data); 46     binaryNode* search(const T& data); 47     void swap(binaryNode* left, binaryNode* right) { auto t = left->data; left->data = right->data; right->data = t; }//只交换元素不交换指针 48     constexpr bool is_exist(const binaryNode* node) const { return node->lson || node->rson; }//判断双节点是否存在不存在返回false； 49     int checksz(const binaryNode*node) const 50     { 51         if (!node)return 0; 52         return checksz(node->lson) + checksz(node->rson) + 1; 53     }//遍历检查各个子树的size 54     int checkhi(const binaryNode* node) const 55     { 56         if(!node)return 0; 57         return  std::max(checkhi(node->lson),checkhi(node->rson)) + 1; 58     }//遍历检查各个子树的height 59  60     void remove_leaf(binaryNode* node) 61     { 62         if (node != top) { 63             if (node->father->lson == node) 64                 node->father->lson = NULL; 65             else 66                 node->father->rson = NULL; 67         } 68         else top = NULL; 69         delete node; 70     }//删除叶子节点，如果是top，则置为空树。 71     void remove_one(binaryNode* node) 72     { 73         if (node != top) { 74             if (!node->lson) 75             { 76                 if (node->father->lson == node) 77                 { 78                     node->father->lson = node->rson; 79                     node->rson->father = node->father; 80                 } 81                 else 82                 { 83                     node->father->rson = node->rson; 84                     node->rson->father = node->father; 85                 } 86             } 87             else 88             { 89                 if (node->father->lson == node) 90                 { 91                     node->father->lson = node->lson; 92                     node->lson->father = node->father; 93                 } 94                 else 95                 { 96                     node->father->rson = node->lson; 97                     node->lson->father = node->father; 98                 } 99             }100         }101         else {102             if (!node->lson) top = node->rson;103             else top = node->lson;104             105         }106         delete node;107     }//删除一个节点，该节点只有一个子树，该节点的父亲指向节点之子108     void remove_both(binaryNode* node)109     {110         binaryNode* temp = min(node->rson);111         BST::swap(temp, node);112         remove(temp);113     }//不写交换而要考虑很多情况，所以为了方便。只转移数据114 115     int sz;116     int hi;117     binaryNode*  top;118 };119 templatebinaryNode* BST::find_it(const T& data)120 {121     binaryNode* temp = root();122     while (is_exist(temp)||temp->data==data)123     {124         if (temp->data == data)return temp;125         else if (data > temp->data) {126             if (temp->rson)127                 temp = temp->rson;128             else break;129         }130         else {131             if (temp->lson)132                 temp = temp->lson;133             else break;134         }135     }136     return nullptr;137 }138 139 140 templatebinaryNode* BST::floor(const T& data)141 {142     binaryNode* close = top;143     while (is_exist(close))144     {145         if (data == close->data)return close;146         if (data > close->data)147         {148             if (close->rson)149                 close = close->rson;150             else break;151         }152         else153         {154             if (close->lson)155                 close = close->lson;156             else break;157         }158     }159     while (datadata)160     { binaryNode* temp = close;161     close = close->father;162     if (temp != close->lson)163         return close;164     }165     return close;166 }167 168 169 templatebinaryNode* BST::ceil(const T& data)170 {171     binaryNode* close = top;172     while (is_exist(close))173     {174         if (data == close->data)return close;175         if (data > close->data)176         {177             if (close->rson)178                 close = close->rson;179             else break;180         }181         else182         {183             if (close->lson)184                 close = close->lson;185             else break;186         }187     }188     while (data > close->data)189     {190         binaryNode* temp = close;191         close = close->father;192         if (temp != close->rson)193             return close;194     }195     return close;196 }197 198 templatevoid BST::insert(const T& data) {//利用BST的性质找到该插入的地方插入199     if (!top)top = new binaryNode(data);200     else201     {   binaryNode* temp = search(data);202     if(!temp||temp->data==data) 
203     {204         cout << "you have inserted same data in BST!" << endl; abort();205     }206     else{207             if (data > temp->data) 
208             {209                 temp->rson = new binaryNode(data);210                 temp->rson->father = temp;211             }212             else213             {214                 temp->lson = new binaryNode(data);215                 temp->lson->father = temp;216             }217 218     }219     220     }221     sz = checksz(top);222     hi = checkhi(top);223 }224 225 templatevoid BST::remove(const T& data) {226     if (!top) { cout << "top is not exist!" << endl; abort(); }227     binaryNode* temp = find_it(data);228     if (!temp) { cout << "we can't find it that you want to remove!" << endl; abort(); }229     remove(temp);230     sz = checksz(top);231     hi = checkhi(top);232 }233 templatevoid BST::remove(binaryNode*node) {234     if (is_exist(node))235     {236         if (node->lson && node->rson)237             remove_both(node);//最棘手的两个238         else239             remove_one(node);//处理单个子树节点240     }241     else242         remove_leaf(node);//表示是个孤单的叶子结点243 }244 245 templatebinaryNode* BST::search(const T& data) {246     if (top->data == data)return top;247     binaryNode* temp = root();248     while (is_exist(temp)) {249         if (temp->data == data)250             return nullptr;251         if (data > temp->data)252             if (temp->rson)253                 temp = temp->rson;254             else break;255         else if (data < temp->data)256             if (temp->lson)257                 temp = temp->lson;258             else break;259 }260     return temp;261 }262 263 int main()264 {265     BST<char>test;266     test.insert({ 's','a','f','k','d','p','c','g'});267     test.insert('z');268     cout << " BST高度: " << test.height() << " BST元素个数: " << test.size() << endl;269     test.inorder_traverse(test.root());270     cout << endl;271     test.remove('k');272     cout << " BST高度: " << test.height() << " BST元素个数: " << test.size() << endl;273     test.inorder_traverse(test.root());274     cout << endl;275     test.remove('a');276     cout << " BST高度: " << test.height() << " BST元素个数: " << test.size() << endl;277     test.inorder_traverse(test.root());278     cout << endl;279     test.remove('d');280     cout << " BST高度: " << test.height() << " BST元素个数: " << test.size() << endl;281     test.inorder_traverse(test.root());282     cout << endl;283     test.remove('p');284     cout << " BST高度: " << test.height() << " BST元素个数: " << test.size() << endl;285     test.inorder_traverse(test.root());286     cout << endl;287     test.remove('s');288     cout << " BST高度: " << test.height() << " BST元素个数: " << test.size() << endl;289     test.inorder_traverse(test.root());290     cout << endl;291     test.remove('f');292     cout << " BST高度: " << test.height() << " BST元素个数: " << test.size() << endl;293     test.inorder_traverse(test.root());294     cout << endl;295     test.remove('g');296     cout << " BST高度: " << test.height() << " BST元素个数: " << test.size() << endl;297     test.inorder_traverse(test.root());298     cout << endl;299     test.remove('c');300     cout << " BST高度: " << test.height() << " BST元素个数: " << test.size() << endl;301     test.inorder_traverse(test.root());302     cout << endl;303 304 }

binaryNode.hpp

 1 #pragma once 2 #pragma once 3 template<class T>struct binaryNode { 4     binaryNode(T data, binaryNode* father = NULL, binaryNode* lson = NULL, binaryNode* rson = NULL) : 5         father(father), lson(lson), rson(rson), data(data) {} 6     binaryNode* father; 7     binaryNode* lson; 8     binaryNode* rson; 9     T data;10     //auto insertls(T data) {11     //    return lson = new binaryNode(data, this);12     //}13     //auto insertrs(T data) {14     //    return rson = new binaryNode(data, this);15     //}16     //auto remove() {17     //    delete rson;18     //    delete lson;19     //    delete this;20     //}21     /*bool operator<(const binaryNode* node) { return node->data < data; }22     bool operator>(const binaryNode* node) { return !(node < this); }23     bool operator==(const binaryNode* node) { return data == node->data; }*/24 25 };

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