hello-algo/ko/codes/csharp/chapter_tree/binary_search_tree.cs

/**
 * File: binary_search_tree.cs
 * Created Time: 2022-12-23
 * Author: haptear ([email protected])
 */

namespace hello_algo.chapter_tree;

class BinarySearchTree {
    TreeNode? root;

    public BinarySearchTree() {
        // 빈 트리를 초기화한다
        root = null;
    }

    /* 이진 트리의 루트 노드 반환 */
    public TreeNode? GetRoot() {
        return root;
    }

    /* 노드 탐색 */
    public 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 */
    public void Insert(int num) {
        // 트리가 비어 있으면 루트 노드를 초기화한다
        if (root == null) {
            root = new TreeNode(num);
            return;
        }
        TreeNode? cur = root, 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 = new(num);
        if (pre != null) {
            if (pre.val < num)
                pre.right = node;
            else
                pre.left = node;
        }
    }


    /* 노드 삭제 */
    public void Remove(int num) {
        // 트리가 비어 있으면 바로 반환하여 종료한다
        if (root == null)
            return;
        TreeNode? cur = root, 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;
            }
        }
        // 자식 노드 수 = 2
        else {
            // 중위 순회에서 cur의 다음 노드를 구한다
            TreeNode? tmp = cur.right;
            while (tmp.left != null) {
                tmp = tmp.left;
            }
            // 노드 tmp를 재귀적으로 삭제한다
            Remove(tmp.val!.Value);
            // tmp로 cur를 덮어쓴다
            cur.val = tmp.val;
        }
    }
}

public class binary_search_tree {
    [Test]
    public void Test() {
        /* 이진 탐색 트리 초기화 */
        BinarySearchTree bst = new();
        // 삽입 순서에 따라 서로 다른 이진 트리가 생성된다. 이 순서는 포화 이진 트리를 생성할 수 있다
        int[] nums = [8, 4, 12, 2, 6, 10, 14, 1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15];
        foreach (int num in nums) {
            bst.Insert(num);
        }

        Console.WriteLine("\n초기화한 이진 트리\n");
        PrintUtil.PrintTree(bst.GetRoot());

        /* 노드 탐색 */
        TreeNode? node = bst.Search(7);
        Console.WriteLine("\n찾은 노드 객체: " + node + ", 노드 값 = " + node?.val);

        /* 노드 삽입 */
        bst.Insert(16);
        Console.WriteLine("\n노드 16을 삽입한 후의 이진 트리\n");
        PrintUtil.PrintTree(bst.GetRoot());

        /* 노드 삭제 */
        bst.Remove(1);
        Console.WriteLine("\n노드 1을 삭제한 후의 이진 트리\n");
        PrintUtil.PrintTree(bst.GetRoot());
        bst.Remove(2);
        Console.WriteLine("\n노드 2를 삭제한 후의 이진 트리\n");
        PrintUtil.PrintTree(bst.GetRoot());
        bst.Remove(4);
        Console.WriteLine("\n노드 4를 삭제한 후의 이진 트리\n");
        PrintUtil.PrintTree(bst.GetRoot());
    }
}