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AVL平衡树(java实现)

程序员文章站 2022-05-24 09:34:48
...
public class AVLTree<T extends Comparable<? super T>> {

	/**
	 * 根节点
	 */
	private AvlNode<T> root;

	/**
	 * 插入
	 * 
	 * @timestamp Mar 5, 2016 6:31:53 PM
	 * @param x
	 */
	public void insert(T x) {
		root = insert(x, root);
	}

	/**
	 * 删除
	 * 
	 * @timestamp Mar 5, 2016 3:44:42 PM
	 * @param x
	 */
	public void remove(T x) {
		root = remove(x, root);
	}

	/**
	 * 打印
	 * 
	 * @timestamp Mar 5, 2016 7:00:22 PM
	 */
	public void printTree() {
		if (isEmpty())
			System.out.println("Empty tree");
		else
			printTree(root);
	}

	/**
	 * 是否为空
	 * 
	 * @timestamp Mar 5, 2016 4:21:26 PM
	 * @return
	 */
	public boolean isEmpty() {
		return root == null;
	}

	/**
	 * 中序遍历
	 * 
	 * @timestamp Mar 5, 2016 4:22:19 PM
	 * @param t
	 */
	private void printTree(AvlNode<T> t) {
		if (t != null) {
			printTree(t.left);
			System.out.print(t.element + " ,");
			printTree(t.right);
		}
	}

	/**
	 * 删除
	 * 
	 * @timestamp Mar 5, 2016 3:44:53 PM
	 * @param x
	 * @param t
	 * @return
	 */
	private AvlNode<T> remove(T x, AvlNode<T> t) {
		if (t == null)
			return t;

		int compareResult = x.compareTo(t.element);

		if (compareResult < 0)
			t.left = remove(x, t.left);
		else if (compareResult > 0)
			t.right = remove(x, t.right);
		else if (t.left != null && t.right != null) {
			t.element = findMin(t.right).element;
			t.right = remove(t.element, t.right);
		} else
			t = (t.left != null) ? t.left : t.right;
		return t;
	}

	private AvlNode<T> findMin(AvlNode<T> t) {
		if (t == null)
			return null;
		else if (t.left == null)
			return t;
		return findMin(t.left);
	}

	/**
	 * 实际插入
	 * 
	 * @timestamp Mar 5, 2016 6:35:02 PM
	 * @param x
	 * @param t
	 * @return
	 */
	private AvlNode<T> insert(T x, AvlNode<T> t) {
		if (t == null)
			return new AvlNode<T>(x, null, null);

		int compareResult = x.compareTo(t.element);

		if (compareResult < 0) {// 左边
			t.left = insert(x, t.left);
			if (height(t.left) - height(t.right) == 2) {// 如果两遍深度相差大于1
				if (x.compareTo(t.left.element) < 0)
					t = rotateWithLeftChild(t);// 左旋
				else
					t = doubleWithLeftChild(t);// 双旋
			}
		} else if (compareResult > 0) {// 右边
			t.right = insert(x, t.right);
			if (height(t.right) - height(t.left) == 2) {// 如果两遍深度相差大于1
				if (x.compareTo(t.right.element) > 0)
					t = rotateWithRightChild(t);// 右旋
				else
					t = doubleWithRightChild(t);// 双旋
			}
		} else
			; // 数据重复
		t.height = Math.max(height(t.left), height(t.right)) + 1;// 重定义高度
		return t;
	}

	/**
	 * 旋转右孩子
	 * 
	 * @timestamp Mar 5, 2016 7:19:09 PM
	 * @param k1
	 * @return
	 */
	private AvlNode<T> rotateWithRightChild(AvlNode<T> k1) {
		AvlNode<T> k2 = k1.right;// k1代表父节点,k2代表父节点的右孩子
		k1.right = k2.left;// 孩子节点的左孩子 --> 父节点的右孩子
		k2.left = k1;// 父节点 --> 孩子的左节点
		k1.height = Math.max(height(k1.left), height(k1.right)) + 1;
		k2.height = Math.max(height(k2.right), k1.height) + 1;// 重定义高度
		return k2;
	}

	/**
	 * 旋转左孩子
	 * 
	 * @timestamp Mar 5, 2016 7:18:55 PM
	 * @param k2
	 * @return
	 */
	private AvlNode<T> rotateWithLeftChild(AvlNode<T> k2) {
		AvlNode<T> k1 = k2.left;// k2代表父节点,k1代表父节点的左孩子
		k2.left = k1.right;// 孩子节点的右孩子 --> 父节点的左孩子
		k1.right = k2;// 父节点 --> 孩子的右节点
		k2.height = Math.max(height(k2.left), height(k2.right)) + 1;
		k1.height = Math.max(height(k1.left), k2.height) + 1;// 重定义高度
		return k1;
	}

	/**
	 * 双向旋转左孩子
	 * 
	 * @timestamp Mar 5, 2016 7:19:42 PM
	 * @param k3
	 * @return
	 */
	private AvlNode<T> doubleWithLeftChild(AvlNode<T> k3) {
		k3.left = rotateWithRightChild(k3.left);// 传入父节点的左孩子节点
		return rotateWithLeftChild(k3);
	}

	/**
	 * 双向旋转右孩子
	 * 
	 * @timestamp Mar 5, 2016 7:32:56 PM
	 * @param k1
	 * @return
	 */
	private AvlNode<T> doubleWithRightChild(AvlNode<T> k1) {
		k1.right = rotateWithLeftChild(k1.right);// 传入父节点的右孩子节点
		return rotateWithRightChild(k1);
	}

	/**
	 * 获取深度,没有返回-1
	 * 
	 * @timestamp Mar 5, 2016 6:41:18 PM
	 * @param t
	 * @return
	 */
	private int height(AvlNode<T> t) {
		return t == null ? -1 : t.height;
	}

	/**
	 * 节点
	 * 
	 * @timestamp Mar 5, 2016 6:36:41 PM
	 * @author smallbug
	 * @param <E>
	 */
	private static class AvlNode<E> {

		AvlNode(E theElement, AvlNode<E> lt, AvlNode<E> rt) {
			element = theElement;
			left = lt;
			right = rt;
			height = 0;
		}

		E element; // 数据
		AvlNode<E> left; // 左孩子
		AvlNode<E> right; // 右孩子
		int height; // 深度
	}

	public static void main(String[] args) {
		AVLTree<Integer> t = new AVLTree<>();
		t.insert(3);
		t.insert(2);
		t.insert(1);
		t.insert(4);
		t.insert(5);
		t.insert(6);
		t.insert(7);
		t.insert(10);
		t.insert(9);
		t.insert(8);
		t.printTree();
		System.out.println();
		t.remove(8);
		t.printTree();
	}
}