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2023-07-26 10:57:40 +08:00
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@@ -271,6 +271,33 @@ comments: true
[class]{BinarySearchTree}-[func]{search}
```
=== "Rust"
```rust title="binary_search_tree.rs"
/* 查找节点 */
pub fn search(&self, num: i32) -> Option<TreeNodeRc> {
let mut cur = self.root.clone();
// 循环查找,越过叶节点后跳出
while let Some(node) = cur.clone() {
// 目标节点在 cur 的右子树中
if node.borrow().val < num {
cur = node.borrow().right.clone();
}
// 目标节点在 cur 的左子树中
else if node.borrow().val > num {
cur = node.borrow().left.clone();
}
// 找到目标节点,跳出循环
else {
break;
}
}
// 返回目标节点
cur
}
```
### 插入节点
给定一个待插入元素 `num` ,为了保持二叉搜索树“左子树 < 根节点 < 右子树”的性质,插入操作分为两步:
@@ -614,6 +641,44 @@ comments: true
[class]{BinarySearchTree}-[func]{insert}
```
=== "Rust"
```rust title="binary_search_tree.rs"
/* 插入节点 */
pub fn insert(&mut self, num: i32) {
// 若树为空,直接提前返回
if self.root.is_none() {
return;
}
let mut cur = self.root.clone();
let mut pre = None;
// 循环查找,越过叶节点后跳出
while let Some(node) = cur.clone() {
// 找到重复节点,直接返回
if node.borrow().val == num {
return;
}
// 插入位置在 cur 的右子树中
pre = cur.clone();
if node.borrow().val < num {
cur = node.borrow().right.clone();
}
// 插入位置在 cur 的左子树中
else {
cur = node.borrow().left.clone();
}
}
// 插入节点
let node = TreeNode::new(num);
let pre = pre.unwrap();
if pre.borrow().val < num {
pre.borrow_mut().right = Some(Rc::clone(&node));
} else {
pre.borrow_mut().left = Some(Rc::clone(&node));
}
}
```
为了插入节点,我们需要利用辅助节点 `pre` 保存上一轮循环的节点,这样在遍历至 $\text{None}$ 时,我们可以获取到其父节点,从而完成节点插入操作。
与查找节点相同,插入节点使用 $O(\log n)$ 时间。
@@ -1217,6 +1282,76 @@ comments: true
[class]{BinarySearchTree}-[func]{remove}
```
=== "Rust"
```rust title="binary_search_tree.rs"
/* 删除节点 */
pub fn remove(&mut self, num: i32) {
// 若树为空,直接提前返回
if self.root.is_none() {
return;
}
let mut cur = self.root.clone();
let mut pre = None;
// 循环查找,越过叶节点后跳出
while let Some(node) = cur.clone() {
// 找到待删除节点,跳出循环
if node.borrow().val == num {
break;
}
// 待删除节点在 cur 的右子树中
pre = cur.clone();
if node.borrow().val < num {
cur = node.borrow().right.clone();
}
// 待删除节点在 cur 的左子树中
else {
cur = node.borrow().left.clone();
}
}
// 若无待删除节点,则直接返回
if cur.is_none() {
return;
}
let cur = cur.unwrap();
// 子节点数量 = 0 or 1
if cur.borrow().left.is_none() || cur.borrow().right.is_none() {
// 当子节点数量 = 0 / 1 时, child = nullptr / 该子节点
let child = cur.borrow().left.clone().or_else(|| cur.borrow().right.clone());
let pre = pre.unwrap();
let left = pre.borrow().left.clone().unwrap();
// 删除节点 cur
if !Rc::ptr_eq(&cur, self.root.as_ref().unwrap()) {
if Rc::ptr_eq(&left, &cur) {
pre.borrow_mut().left = child;
} else {
pre.borrow_mut().right = child;
}
} else {
// 若删除节点为根节点,则重新指定根节点
self.root = child;
}
}
// 子节点数量 = 2
else {
// 获取中序遍历中 cur 的下一个节点
let mut tmp = cur.borrow().right.clone();
while let Some(node) = tmp.clone() {
if node.borrow().left.is_some() {
tmp = node.borrow().left.clone();
} else {
break;
}
}
let tmpval = tmp.unwrap().borrow().val;
// 递归删除节点 tmp
self.remove(tmpval);
// 用 tmp 覆盖 cur
cur.borrow_mut().val = tmpval;
}
}
```
### 排序
我们知道,二叉树的中序遍历遵循“左 $\rightarrow$ 根 $\rightarrow$ 右”的遍历顺序,而二叉搜索树满足“左子节点 $<$ 根节点 $<$ 右子节点”的大小关系。因此,在二叉搜索树中进行中序遍历时,总是会优先遍历下一个最小节点,从而得出一个重要性质:**二叉搜索树的中序遍历序列是升序的**。