树状图是一种数据结构,它是由n(n>=1)个有限结点组成一个具有层次关系的集合。把它叫做“树”是因为它看起来像一棵倒挂的树,也就是说它是根朝上,而叶朝下的。它具有以下的特点: 每个结点有零个或多个子结点;没有父结点的结点称为根结点;每一个非根结点有且只有一个父结点;除了根结点外,每个子结点可以分为多个不相交的子树;
package *;
import java.util.ArrayList;
import java.util.LinkedList;
import java.util.List;
import java.util.Queue;
/**
* @program: data-structure
* @description: 树
* @author: ChenWenLong
* @create: 2019-09-10 10:29
**/
public class MyTree<T> {
//树的节点
private static class TreeNode<T>{
T value;
TreeNode<T> leftChild;
TreeNode<T> rightChild;
TreeNode(T value) {
this.value = value;
}
/**
* 功能描述:
* 〈往树的左边添加子节点〉
*
* @params : [value]
* @return : void
* @author : cwl
* @date : 2019/9/10 10:36
*/
public void addLeft(T value){
TreeNode<T> leftChild = new TreeNode<T>(value);
this.leftChild = leftChild;
}
/**
* 功能描述:
* 〈往树的右边添加子节点〉
*
* @params : [value]
* @return : void
* @author : cwl
* @date : 2019/9/10 10:37
*/
public void addRight(T value){
TreeNode<T> rightChild = new TreeNode<T>(value);
this.rightChild = rightChild;
}
/**
* 功能描述:
* 〈重载节点中是否相等〉
*
* @params : [obj]
* @return : boolean
* @author : cwl
* @date : 2019/9/10 10:37
*/
@Override
public boolean equals(Object obj) {
if(!(obj instanceof TreeNode)){
return false;
}
return this.value.equals(((TreeNode<?>)obj).value);
}
@Override
public int hashCode() {
return this.value.hashCode();
}
@Override
public String toString(){
return this.value==null?"":this.value.toString();
}
}
/**
* 功能描述:
* 〈判断树当中节点的个数〉
*
* @params : [root]
* @return : int
* @author : cwl
* @date : 2019/9/10 10:40
*/
public static <T> int getTreeNum(TreeNode<T> root) {
if (root == null) {
return 0;
}
return getTreeNum(root.leftChild) + getTreeNum(root.rightChild) + 1;
}
/**
* 功能描述:
* 〈判断树的深度〉
*
* @params : [root]
* @return : int
* @author : cwl
* @date : 2019/9/10 10:43
*/
public static <T> int getTreeDepth(TreeNode<T> root) {
if (root == null) {
return 0;
}
int leftDepth = getTreeDepth(root.leftChild) + 1;
int rightDepth = getTreeDepth(root.rightChild) + 1;
return Math.max(leftDepth, rightDepth);
}
/**
* 功能描述:
* 〈前序遍历〉
*
* @params : [root]
* @return : void
* @author : cwl
* @date : 2019/9/10 10:44
*/
public static <T> void preOrderTravel(TreeNode<T> root) {
if (root == null) {
return;
}
visitNode(root);
preOrderTravel(root.leftChild);
preOrderTravel(root.rightChild);
}
/**
* 功能描述:
* 〈中序遍历〉
*
* @params : [root]
* @return : void
* @author : cwl
* @date : 2019/9/10 10:45
*/
public static <T> void midOrderTravel(TreeNode<T> root) {
if (root == null) {
return;
}
midOrderTravel(root.leftChild);
visitNode(root);
midOrderTravel(root.rightChild);
}
/**
* 功能描述:
* 〈后序遍历〉
*
* @params : [root]
* @return : void
* @author : cwl
* @date : 2019/9/10 10:45
*/
public static <T> void backOrderTravel(TreeNode<T> root) {
if (root == null) {
return;
}
backOrderTravel(root.leftChild);
backOrderTravel(root.rightChild);
visitNode(root);
}
/**
* 功能描述:
* 〈打印每个节点〉
*
* @params : [node]
* @return : void
* @author : cwl
* @date : 2019/9/10 10:46
*/
private static <T> void visitNode(TreeNode<T> node) {
System.out.print(node.value + "\t");
}
/**
* 功能描述:
* 〈分层遍历〉
*
* @params : [root]
* @return : void
* @author : cwl
* @date : 2019/9/10 10:46
*/
public static <T> void levelTravel(TreeNode<T> root) {
Queue<TreeNode<T>> q = new LinkedList<TreeNode<T>>();
q.offer(root);
while (!q.isEmpty()) {
TreeNode<T> temp = q.poll();
visitNode(temp);
if (temp.leftChild != null) {
q.offer(temp.leftChild);
}
if (temp.rightChild != null) {
q.offer(temp.rightChild);
}
}
}
/**
* 功能描述:
* 〈求第K层的节点个数〉
*
* @params : [root, k]
* @return : int
* @author : cwl
* @date : 2019/9/10 10:48
*/
public static <T> int getNumForKlevel(TreeNode<T> root, int k) {
if (root == null || k < 1) {
return 0;
}
if (k == 1) {
return 1;
}
int leftNum = getNumForKlevel(root.leftChild, k - 1);
int rightNum = getNumForKlevel(root.rightChild, k - 1);
return leftNum + rightNum;
}
/**
* 功能描述:
* 〈获取该节点的叶子节点的个数〉
*
* @params : [root]
* @return : int
* @author : cwl
* @date : 2019/9/10 10:49
*/
public static <T> int getLeafNum(TreeNode<T> root) {
if (root == null) {
return 0;
}
if (root.leftChild == null && root.rightChild == null) {
return 1;
}
int leftNum = getLeafNum(root.leftChild);
int rightNum = getLeafNum(root.rightChild);
return leftNum + rightNum;
}
/**
* 功能描述:
* 〈交换根节点的左右子树〉
*
* @params : [root]
* @return : com.cwl.data.tree.MyTree.TreeNode<T>
* @author : cwl
* @date : 2019/9/10 10:49
*/
public static <T> TreeNode<T> exchange(TreeNode<T> root) {
if (root == null) {
return null;
}
TreeNode<T> left = exchange(root.leftChild);
TreeNode<T> right = exchange(root.rightChild);
root.leftChild = right;
root.rightChild = left;
return root;
}
/**
* 功能描述:
* 〈查看node是否是root的子节点 〉
*
* @params : [root, node]
* @return : boolean
* @author : cwl
* @date : 2019/9/10 10:51
*/
public static <T> boolean nodeIsChild(TreeNode<T> root, TreeNode<T> node) {
if (root == null || node == null) {
return false;
}
if (root == node) {
return true;
}
boolean isFind = nodeIsChild(root.leftChild, node);
if (!isFind) {
isFind = nodeIsChild(root.rightChild, node);
}
return isFind;
}
/**
* 功能描述:
* 〈返回两个节点lnode和rnode的以root为根节点的公共父节点〉
*
* @params : [root, lNode, rNode]
* @return : com.cwl.data.tree.MyTree.TreeNode<T>
* @author : cwl
* @date : 2019/9/10 10:51
*/
public static <T> TreeNode<T> findAllFatherNode(TreeNode<T> root,
TreeNode<T> lNode, TreeNode<T> rNode) {
if (lNode == root || rNode == root) {
return root;
}
if (root == null || lNode == null || rNode == null) {
return null;
}
// 如果lNode是左子树的节点
if (nodeIsChild(root.leftChild, lNode)) {
if (nodeIsChild(root.rightChild, rNode)) {
return root;
} else {
return findAllFatherNode(root.leftChild, lNode, rNode);
}
} else {
if (nodeIsChild(root.leftChild, rNode)) {
return root;
} else {
return findAllFatherNode(root.rightChild, lNode, rNode);
}
}
}
/**
* 功能描述:
* 〈根据前序和中序构建二叉树 〉
*
* @params : [pre, mid]
* @return : com.cwl.data.tree.MyTree.TreeNode<T>
* @author : cwl
* @date : 2019/9/10 10:54
*/
public static <T> TreeNode<T> getTreeFromPreAndMid(List<T> pre, List<T> mid) {
if (pre == null || mid == null || pre.size() == 0 || mid.size() == 0) {
return null;
}
if (pre.size() == 1) {
return new TreeNode<T>(pre.get(0));
}
TreeNode<T> root = new TreeNode<T>(pre.get(0));
// 找出根节点在中序中的位置
int index = 0;
while (!mid.get(index++).equals(pre.get(0))) {
}
// 构建左子树的前序
List<T> preLeft = new ArrayList<T>(index);
// 左子树的中序
List<T> midLeft = new ArrayList<T>(index);
for (int i = 1; i < index; i++) {
preLeft.add(pre.get(i));
}
for (int i = 0; i < index - 1; i++) {
midLeft.add(mid.get(i));
}
// 重建左子树
root.leftChild = getTreeFromPreAndMid(preLeft, midLeft);
// 右子树的前序
List<T> preRight = new ArrayList<T>(pre.size() - index - 1);
// 右子树的中序
List<T> midRight = new ArrayList<T>(pre.size() - index - 1);
for (int i = 0; i <= pre.size() - index - 1; i++) {
preRight.add(pre.get(index + i));
}
for (int i = 0; i <= pre.size() - index - 1; i++) {
midRight.add(mid.get(index + i));
}
// 重建→子树
root.rightChild = getTreeFromPreAndMid(preRight, midRight);
return root;
}
/**
* 功能描述:
* 〈查看node1和node2两棵树是否相等(两棵树所有节点都相等)〉
*
* @params : [node1, node2]
* @return : boolean
* @author : cwl
* @date : 2019/9/10 10:55
*/
public static <T> boolean equals(TreeNode<T> node1, TreeNode<T> node2) {
if (node1 == null && node2 == null) {
return true;
} else if (node1 == null || node2 == null) {
return false;
}
boolean isEqual = node1.value.equals(node2.value);
boolean isLeftEqual = equals(node1.leftChild, node2.leftChild);
boolean isRightEqual = equals(node1.rightChild, node2.rightChild);
return isEqual && isLeftEqual && isRightEqual;
}
}