介绍
二叉搜索树 (BST) 是一种二叉树,其中每个节点最多有两个子节点,称为左子节点和右子节点。对于每个节点,左子树仅包含值小于该节点值的节点,右子树仅包含值大于该节点值的节点。 BST 用于高效的搜索、插入和删除操作。
为什么使用二叉搜索树?
BST 有几个优点:
高效查找:查找、插入、删除平均时间复杂度为O(log n)。
动态项目集:支持动态操作,与静态数组不同。
有序元素:BST 的中序遍历会产生按排序顺序排列的元素。
构建 BST 的分步指南
步骤1:定义节点结构
第一步是定义树中节点的结构。每个节点将具有三个属性:一个值、对左子节点的引用以及对右子节点的引用。
public class TreeNode { int value; TreeNode left; TreeNode right; TreeNode(int value) { this.value = value; this.left = null; this.right = null; } }
第2步:使用构造函数创建BST类
接下来,我们创建 BST 类,其中包含对树根的引用以及插入元素的方法。
public class BinarySearchTree { TreeNode root; public BinarySearchTree() { this.root = null; } }
第3步:实现插入方法
要将元素插入 BST,我们需要找到新节点的正确位置。插入方法通常作为递归函数实现。
public void insert(int value) { root = insertRec(root, value); } private TreeNode insertRec(TreeNode root, int value) { // Base case: if the tree is empty, return a new node if (root == null) { root = new TreeNode(value); return root; } // Otherwise, recur down the tree if (value root.value) { root.right = insertRec(root.right, value); } // Return the (unchanged) node pointer return root; }
可视化
为了更好地理解插入是如何工作的,让我们考虑一个例子。假设我们要在 BST 中插入以下数字序列:50, 30, 70, 20, 40, 60, 80。
50
50 / 30
50 / \ 30 70
50 / \ 30 70 /
插入 40:
50 / \ 30 70 / \
插入 60
50 / \ 30 70 / \ /
插入 80:
50 / \ 30 70 / \ / \
完整代码
下面是创建 BST 和插入元素的完整代码:
public class BinarySearchTree { TreeNode root; public BinarySearchTree() { this.root = null; } public void insert(int value) { root = insertRec(root, value); } private TreeNode insertRec(TreeNode root, int value) { if (root == null) { root = new TreeNode(value); return root; } if (value root.value) { root.right = insertRec(root.right, value); } return root; } // Additional methods for traversal, search, and delete can be added here public static void main(String[] args) { BinarySearchTree bst = new BinarySearchTree(); int[] values = {50, 30, 70, 20, 40, 60, 80}; for (int value : values) { bst.insert(value); } // Add code to print or traverse the tree } } class TreeNode { int value; TreeNode left; TreeNode right; TreeNode(int value) { this.value = value; this.left = null; this.right = null; } }
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