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ja/codes/swift/chapter_tree/binary_search_tree.swift

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+/**
+ * File: binary_search_tree.swift
+ * Created Time: 2023-01-26
+ * Author: nuomi1 (nuomi1@qq.com)
+ */
+
+import utils
+
+/* 二分探索木 */
+class BinarySearchTree {
+    private var root: TreeNode?
+
+    /* コンストラクタ */
+    init() {
+        // 空の木を初期化する
+        root = nil
+    }
+
+    /* 二分木の根ノードを取得 */
+    func getRoot() -> TreeNode? {
+        root
+    }
+
+    /* ノードを探索 */
+    func search(num: Int) -> TreeNode? {
+        var cur = root
+        // ループで探索し、葉ノードを越えたら抜ける
+        while cur != nil {
+            // 目標ノードは cur の右部分木にある
+            if cur!.val < num {
+                cur = cur?.right
+            }
+            // 目標ノードは cur の左部分木にある
+            else if cur!.val > num {
+                cur = cur?.left
+            }
+            // 目標ノードが見つかったらループを抜ける
+            else {
+                break
+            }
+        }
+        // 目標ノードを返す
+        return cur
+    }
+
+    /* ノードを挿入 */
+    func insert(num: Int) {
+        // 木が空なら、根ノードを初期化する
+        if root == nil {
+            root = TreeNode(x: num)
+            return
+        }
+        var cur = root
+        var pre: TreeNode?
+        // ループで探索し、葉ノードを越えたら抜ける
+        while cur != nil {
+            // 重複ノードが見つかったら、直ちに返す
+            if cur!.val == num {
+                return
+            }
+            pre = cur
+            // 挿入位置は cur の右部分木にある
+            if cur!.val < num {
+                cur = cur?.right
+            }
+            // 挿入位置は cur の左部分木にある
+            else {
+                cur = cur?.left
+            }
+        }
+        // ノードを挿入
+        let node = TreeNode(x: num)
+        if pre!.val < num {
+            pre?.right = node
+        } else {
+            pre?.left = node
+        }
+    }
+
+    /* ノードを削除 */
+    func remove(num: Int) {
+        // 木が空なら、そのまま早期リターンする
+        if root == nil {
+            return
+        }
+        var cur = root
+        var pre: TreeNode?
+        // ループで探索し、葉ノードを越えたら抜ける
+        while cur != nil {
+            // 削除対象のノードが見つかったら、ループを抜ける
+            if cur!.val == num {
+                break
+            }
+            pre = cur
+            // 削除対象ノードは cur の右部分木にある
+            if cur!.val < num {
+                cur = cur?.right
+            }
+            // 削除対象ノードは cur の左部分木にある
+            else {
+                cur = cur?.left
+            }
+        }
+        // 削除対象ノードがなければそのまま返す
+        if cur == nil {
+            return
+        }
+        // 子ノード数 = 0 or 1
+        if cur?.left == nil || cur?.right == nil {
+            // 子ノード数が 0 / 1 のとき、child = null / その子ノード
+            let child = cur?.left ?? cur?.right
+            // ノード cur を削除する
+            if cur !== root {
+                if pre?.left === cur {
+                    pre?.left = child
+                } else {
+                    pre?.right = child
+                }
+            } else {
+                // 削除ノードが根ノードなら、根ノードを再設定
+                root = child
+            }
+        }
+        // 子ノード数 = 2
+        else {
+            // 中順走査における cur の次ノードを取得
+            var tmp = cur?.right
+            while tmp?.left != nil {
+                tmp = tmp?.left
+            }
+            // ノード tmp を再帰的に削除
+            remove(num: tmp!.val)
+            // tmp で cur を上書きする
+            cur?.val = tmp!.val
+        }
+    }
+}
+
+@main
+enum _BinarySearchTree {
+    /* Driver Code */
+    static func main() {
+        /* 二分探索木を初期化 */
+        let bst = BinarySearchTree()
+        // 注意：挿入順序が異なると異なる二分木が生成される。このシーケンスからは完全二分木を生成できる
+        let nums = [8, 4, 12, 2, 6, 10, 14, 1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15]
+        for num in nums {
+            bst.insert(num: num)
+        }
+        print("\n初期化された二分木は\n")
+        PrintUtil.printTree(root: bst.getRoot())
+
+        /* ノードを探索 */
+        let node = bst.search(num: 7)
+        print("\n見つかったノードオブジェクトは \(node!)、ノード値 = \(node!.val)")
+
+        /* ノードを挿入 */
+        bst.insert(num: 16)
+        print("\nノード 16 を挿入後、二分木は\n")
+        PrintUtil.printTree(root: bst.getRoot())
+
+        /* ノードを削除 */
+        bst.remove(num: 1)
+        print("\nノード 1 を削除後、二分木は\n")
+        PrintUtil.printTree(root: bst.getRoot())
+        bst.remove(num: 2)
+        print("\nノード 2 を削除後、二分木は\n")
+        PrintUtil.printTree(root: bst.getRoot())
+        bst.remove(num: 4)
+        print("\nノード 4 を削除後、二分木は\n")
+        PrintUtil.printTree(root: bst.getRoot())
+    }
+}