package tree;
import java.util.ArrayDeque;
import java.util.Deque;
public class BinaryTree {
private BinaryTreeNodemRoot;
public BinaryTree() {
}
public BinaryTree(BinaryTreeNode root) {
mRoot = root;
}
public BinaryTreeNodegetRoot() {
return mRoot;
}
public void setRoot(BinaryTreeNode root) {
mRoot = root;
}
public void insertAsLeftChild(BinaryTreeNode child) {
checkTreeEmpty();
mRoot.setLeftNode(child);
}
public void insertAsRightChild(BinaryTreeNode child) {
checkTreeEmpty();
mRoot.setRightNode(child);
}
private void checkTreeEmpty() {
if (mRoot ==null) {
throw new IllegalStateException("Can't insert to a null tree! Did you forget set value for root?");
}
}
/**
* 删除某个节点的二叉树
*
* @param node
*/
public void deleteNode(BinaryTreeNode node) {
checkTreeEmpty();
if (node ==null) {
return;
}
deleteNode(node.getLeftNode());
deleteNode(node.getRightNode());
node =null;
}
/**
* 清空二叉树
*/
public void clear() {
if (mRoot !=null) {
deleteNode(mRoot);
}
}
/**
* 获取二叉树高度
*/
public int getTreeHeight() {
return getHeight(mRoot);
}
private int getHeight(BinaryTreeNode node) {
if (node ==null) {
return 0;
}
int leftHeight = getHeight(node.getLeftNode());
int rightHeight = getHeight(node.getRightNode());
int max = Math.max(leftHeight, rightHeight);
// 加上自己的根节点
return max +1;
}
/**
* 二叉树长度
*
* @return
*/
public int size() {
return getSize(mRoot);
}
private int getSize(BinaryTreeNode node) {
if (node ==null) {
return 0;
}
int leftSize = getSize(node.getLeftNode());
int rightSize = getSize(node.getRightNode());
// 根节点的数量
return leftSize + rightSize +1;
}
/**
* 获取当前节点的父节点
* 遍历所有节点，判断该节点的左右节点是否与该节点相同
*
* @param node
* @return
*/
public BinaryTreeNodegetParentNode(BinaryTreeNode node) {
if (mRoot ==null || node.equals(mRoot)) {
return null;
}else {
return getParent(mRoot, node);
}
}
private BinaryTreeNodegetParent(BinaryTreeNode subTree, BinaryTreeNode node) {
if (subTree ==null) {
return null;
}
if (subTree.getLeftNode().equals(node) || subTree.getRightNode().equals(node)) {
return subTree;
}else {
BinaryTreeNode parent = getParent(subTree.getLeftNode(), node);
if (parent !=null) {
return parent;
}else {
return getParent(subTree.getRightNode(), node);
}
}
}
/**
* 二叉树遍历
*/
/**
* 先序遍历， 优先遍历根节点，然后左节点 + 右节点
* 中序遍历， 优先遍历左节点，然后根节点 + 右节点
* 后序遍历， 优先遍历左节点，然后右节点 + 根节点
*
* @param node
*/
public void interateFirstOrder(BinaryTreeNode node) {
if (node ==null) {
return;
}
print(node);
insertAsLeftChild(node.getLeftNode());
insertAsLeftChild(node.getRightNode());
}
/**
* 输出节点值
*
* @param node
*/
private void print(BinaryTreeNode node) {
if (node ==null) {
return;
}
System.out.println(node.getData());
}
/**
* 创建一棵二叉树
*
* @return 根节点
* @author bin.zhang
*/
public static BinaryTreeNodecreateBinTree() {
BinaryTreeNode R3 =new BinaryTreeNode<>("F", null, null);
BinaryTreeNode L2 =new BinaryTreeNode<>("D", null, null);
BinaryTreeNode R2 =new BinaryTreeNode<>("E", null, R3);
BinaryTreeNode L1 =new BinaryTreeNode<>("B", L2, R2);
BinaryTreeNode R1 =new BinaryTreeNode<>("C", null, null);
BinaryTreeNode T =new BinaryTreeNode<>("A", L1, R1);
return T;
}
/**
* 先序遍历
* 利用栈的特性
*/
public static void preOrder(){
BinaryTreeNode p =createBinTree();
// 初始化栈
Deque stack =new ArrayDeque<>();
while (p !=null || !stack.isEmpty()) {
// 如果当前节点不为空，则输出节点的值，因为当前节点都被当作了左节点
if (p !=null) {
System.out.print(p.getData());
// 为啥需要添加到栈中？
stack.push(p);
p = p.getLeftNode();
}
// 如果当前节点为空，则意味着左节点遍历完成，需要将之前塞入栈中的节点拿出，遍历其右边节点
// 将右边节点当作根节点继续遍历
else {
p = stack.pop();
p = p.getRightNode();
}
}
System.out.println();
}
/**
* 中序遍历
*/
public static void mediaOrder(){
BinaryTreeNode p =createBinTree();
// 初始化栈
Deque stack =new ArrayDeque<>();
while (p !=null || !stack.isEmpty()) {
// 先遍历到最后一个左节点,将之前的节点存入栈中
if (p !=null){
stack.push(p);
p = p.getLeftNode();
}else{
// 遍历到null以后，将栈中第一个节点输出，即为左子树中最后一个左节点也是根节点
// 再以同样的方式遍历右节点
p = stack.pop();
System.out.print(p.getData());
p = p.getRightNode();
}
}
System.out.println();
}
/**
* 后序遍历
* 通过循环入栈，出栈；相当于利用了递归的思想
* 第一个栈 入栈时按照 根 左/右 的方式，将所有元素按照排序方式入栈
* 第二个栈 入栈时按照 根 右/左 的方式
* 第二个栈 出栈时即为 左/右/根 ，即为最终的结果
*/
public static void posOrderUnRecur1(){
BinaryTreeNode p =createBinTree();
System.out.print("PosOrder:");
if(p !=null){
Deque s1 =new ArrayDeque<>();
Deque s2 =new ArrayDeque<>();
s1.push(p);
while(!s1.isEmpty()){
p = s1.pop();
s2.push(p);
if(p.getLeftNode() !=null){
s1.push(p.getLeftNode());
}
if(p.getRightNode() !=null){
s1.push(p.getRightNode());
}
}
while(!s2.isEmpty()){
System.out.print(s2.pop().getData() +" ");
}
}
System.out.println();
}
public static void posOrderUnRecur2() {
BinaryTreeNode p =createBinTree();
System.out.print("PosOrder:");
if (p !=null) {
Deque stack =new ArrayDeque<>();
stack.push(p);
// 已输出的节点，判断该节点的父节点是
BinaryTreeNode crrNode = p;
while (!stack.isEmpty()){
BinaryTreeNode node = stack.peek();
// 判断该节点的下的值是否被输出过，如果都没有，则塞入栈中待处理
// 处理左节点，则需要确认上一个输出的节点是否为其左右节点
// 如果是右节点，则证明已经处理过左节点；如果是左节点，则说明已经处理过，当前节点可以输出了
if (node.getLeftNode() !=null && crrNode != node.getLeftNode() && crrNode != node.getRightNode()){
stack.push(node.getLeftNode());
// 处理右节点，只需要证明上次处理的是否为当前节点
}else if (node.getRightNode() !=null && crrNode != node.getRightNode()){
stack.push(node.getRightNode());
}else{
BinaryTreeNode pop = stack.pop();
System.out.print(pop.getData());
crrNode = pop;
}
}
}
System.out.println();
}
public static void main(String[] args) {
preOrder();
mediaOrder();
posOrderUnRecur1();
posOrderUnRecur2();
}
}
