hello-algo/ko/codes/dart/chapter_tree/binary_search_tree.dart

/**
 * File: binary_search_tree.dart
 * Created Time: 2023-04-04
 * Author: liuyuxin ([email protected])
 */

import '../utils/print_util.dart';
import '../utils/tree_node.dart';

/* 이진 탐색 트리 */
class BinarySearchTree {
  late TreeNode? _root;

  /* 생성자 */
  BinarySearchTree() {
    // 빈 트리를 초기화한다
    _root = null;
  }

  /* 이진 트리의 루트 노드 반환 */
  TreeNode? getRoot() {
    return _root;
  }

  /* 노드 탐색 */
  TreeNode? search(int _num) {
    TreeNode? cur = _root;
    // 반복하여 탐색하다 리프 노드를 지나면 종료한다
    while (cur != null) {
      // 목표 노드는 cur의 오른쪽 서브트리에 있다
      if (cur.val < _num)
        cur = cur.right;
      // 목표 노드는 cur의 왼쪽 서브트리에 있다
      else if (cur.val > _num)
        cur = cur.left;
      // 목표 노드를 찾았으므로 반복문을 종료한다
      else
        break;
    }
    // 목표 노드를 반환한다
    return cur;
  }

  /* 노드 삽입 */
  void insert(int _num) {
    // 트리가 비어 있으면 루트 노드를 초기화한다
    if (_root == null) {
      _root = TreeNode(_num);
      return;
    }
    TreeNode? cur = _root;
    TreeNode? pre = null;
    // 반복하여 탐색하다 리프 노드를 지나면 종료한다
    while (cur != null) {
      // 중복 노드를 찾으면 바로 반환한다
      if (cur.val == _num) return;
      pre = cur;
      // 삽입 위치는 cur의 오른쪽 서브트리에 있다
      if (cur.val < _num)
        cur = cur.right;
      // 삽입 위치는 cur의 왼쪽 서브트리에 있다
      else
        cur = cur.left;
    }
    // 노드 삽입
    TreeNode? node = TreeNode(_num);
    if (pre!.val < _num)
      pre.right = node;
    else
      pre.left = node;
  }

  /* 노드 삭제 */
  void remove(int _num) {
    // 트리가 비어 있으면 바로 반환하여 종료한다
    if (_root == null) return;
    TreeNode? cur = _root;
    TreeNode? pre = null;
    // 반복하여 탐색하다 리프 노드를 지나면 종료한다
    while (cur != null) {
      // 삭제할 노드를 찾았으므로 반복문을 종료한다
      if (cur.val == _num) break;
      pre = cur;
      // 삭제할 노드는 cur의 오른쪽 서브트리에 있다
      if (cur.val < _num)
        cur = cur.right;
      // 삭제할 노드는 cur의 왼쪽 서브트리에 있다
      else
        cur = cur.left;
    }
    // 삭제할 노드가 없으면 바로 반환한다
    if (cur == null) return;
    // 자식 노드 수 = 0 또는 1
    if (cur.left == null || cur.right == null) {
      // 자식 노드 수 = 0 / 1이면 child = null / 해당 자식 노드이다
      TreeNode? child = cur.left ?? cur.right;
      // 노드 cur를 삭제한다
      if (cur != _root) {
        if (pre!.left == cur)
          pre.left = child;
        else
          pre.right = child;
      } else {
        // 삭제할 노드가 루트 노드이면 루트 노드를 다시 지정한다
        _root = child;
      }
    } else {
      // 자식 노드 수 = 2
      // 중위 순회에서 cur의 다음 노드를 구한다
      TreeNode? tmp = cur.right;
      while (tmp!.left != null) {
        tmp = tmp.left;
      }
      // 노드 tmp를 재귀적으로 삭제한다
      remove(tmp.val);
      // tmp로 cur를 덮어쓴다
      cur.val = tmp.val;
    }
  }
}

/* 실행 코드 */
void main() {
  /* 이진 탐색 트리 초기화 */
  BinarySearchTree bst = BinarySearchTree();
  // 삽입 순서에 따라 서로 다른 이진 트리가 생성된다. 이 순서는 포화 이진 트리를 생성할 수 있다
  List<int> nums = [8, 4, 12, 2, 6, 10, 14, 1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15];
  for (int _num in nums) {
    bst.insert(_num);
  }
  print("\n초기화한 이진 트리\n");
  printTree(bst.getRoot());

  /* 노드 탐색 */
  TreeNode? node = bst.search(7);
  print("\n찾은 노드 객체: $node , 노드 값 = ${node?.val}");

  /* 노드 삽입 */
  bst.insert(16);
  print("\n노드 16을 삽입한 후의 이진 트리\n");
  printTree(bst.getRoot());

  /* 노드 삭제 */
  bst.remove(1);
  print("\n노드 1을 삭제한 후의 이진 트리\n");
  printTree(bst.getRoot());
  bst.remove(2);
  print("\n노드 2를 삭제한 후의 이진 트리\n");
  printTree(bst.getRoot());
  bst.remove(4);
  print("\n노드 4를 삭제한 후의 이진 트리\n");
  printTree(bst.getRoot());
}