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feat(tree): add go codes
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8475317292
commit
00009c8e49
4 changed files with 425 additions and 1 deletions
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@ -1,3 +1,4 @@
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add_executable(avl_tree avl_tree.c)
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||||
add_executable(binary_search binary_tree.c)
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||||
add_executable(binary_tree_bfs binary_tree_bfs.c)
|
||||
add_executable(binary_tree_dfs binary_tree_dfs.c)
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||||
|
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260
codes/c/chapter_tree/avl_tree.c
Normal file
260
codes/c/chapter_tree/avl_tree.c
Normal file
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@ -0,0 +1,260 @@
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|||
/**
|
||||
* File: avl_tree.c
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||||
* Created Time: 2023-01-15
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||||
* Author: Reanon (793584285@qq.com)
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||||
*/
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||||
#include "../include/include.h"
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||||
|
||||
/* AVL Tree */
|
||||
struct avlTree {
|
||||
TreeNode *root;
|
||||
};
|
||||
|
||||
typedef struct avlTree avlTree;
|
||||
|
||||
/* 构建 AVL 树 */
|
||||
avlTree *newAVLTree() {
|
||||
avlTree *tree = (avlTree *) malloc(sizeof(avlTree));
|
||||
tree->root = NULL;
|
||||
return tree;
|
||||
}
|
||||
|
||||
int height(TreeNode *node) {
|
||||
// 空结点高度为 -1 ,叶结点高度为 0
|
||||
if (node != NULL) {
|
||||
return node->height;
|
||||
}
|
||||
return -1;
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 更新结点高度 */
|
||||
int updateHeight(TreeNode *node) {
|
||||
int lh = height(node->left);
|
||||
int rh = height(node->right);
|
||||
// 结点高度等于最高子树高度 + 1
|
||||
if (lh > rh) {
|
||||
node->height = lh + 1;
|
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} else {
|
||||
node->height = rh + 1;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 获取平衡因子 */
|
||||
int balanceFactor(TreeNode *node) {
|
||||
// 空结点平衡因子为 0
|
||||
if (node == NULL) {
|
||||
return 0;
|
||||
}
|
||||
// 结点平衡因子 = 左子树高度 - 右子树高度
|
||||
return height(node->left) - height(node->right);
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 右旋操作 */
|
||||
TreeNode *rightRotate(TreeNode *node) {
|
||||
TreeNode *child, *grandChild;
|
||||
child = node->left;
|
||||
grandChild = child->right;
|
||||
// 以 child 为原点,将 node 向右旋转
|
||||
child->right = node;
|
||||
node->left = grandChild;
|
||||
// 更新结点高度
|
||||
updateHeight(node);
|
||||
updateHeight(child);
|
||||
// 返回旋转后子树的根节点
|
||||
return child;
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 左旋操作 */
|
||||
TreeNode *leftRotate(TreeNode *node) {
|
||||
TreeNode *child, *grandChild;
|
||||
child = node->right;
|
||||
grandChild = child->left;
|
||||
// 以 child 为原点,将 node 向左旋转
|
||||
child->left = node;
|
||||
node->right = grandChild;
|
||||
// 更新结点高度
|
||||
updateHeight(node);
|
||||
updateHeight(child);
|
||||
// 返回旋转后子树的根节点
|
||||
return child;
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 执行旋转操作,使该子树重新恢复平衡 */
|
||||
TreeNode *rotate(TreeNode *node) {
|
||||
// 获取结点 node 的平衡因子
|
||||
int bf = balanceFactor(node);
|
||||
// 左偏树
|
||||
if (bf > 1) {
|
||||
if (balanceFactor(node->left) >= 0) {
|
||||
// 右旋
|
||||
return rightRotate(node);
|
||||
} else {
|
||||
// 先左旋后右旋
|
||||
node->left = leftRotate(node->left);
|
||||
return rightRotate(node);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
// 右偏树
|
||||
if (bf < -1) {
|
||||
if (balanceFactor(node->right) <= 0) {
|
||||
// 左旋
|
||||
return leftRotate(node);
|
||||
} else {
|
||||
// 先右旋后左旋
|
||||
node->right = rightRotate(node->right);
|
||||
return leftRotate(node);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
// 平衡树,无需旋转,直接返回
|
||||
return node;
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 递归插入结点(辅助函数) */
|
||||
TreeNode *insertHelper(TreeNode *node, int val) {
|
||||
if (node == NULL) {
|
||||
return newTreeNode(val);
|
||||
}
|
||||
/* 1. 查找插入位置,并插入结点 */
|
||||
if (val < node->val) {
|
||||
node->left = insertHelper(node->left, val);
|
||||
} else if (val > node->val) {
|
||||
node->right = insertHelper(node->right, val);
|
||||
} else {
|
||||
// 重复结点不插入,直接返回
|
||||
return node;
|
||||
}
|
||||
// 更新结点高度
|
||||
updateHeight(node);
|
||||
/* 2. 执行旋转操作,使该子树重新恢复平衡 */
|
||||
node = rotate(node);
|
||||
// 返回子树的根节点
|
||||
return node;
|
||||
}
|
||||
|
||||
|
||||
/* 插入结点 */
|
||||
TreeNode *insert(avlTree *tree, int val) {
|
||||
tree->root = insertHelper(tree->root, val);
|
||||
return tree->root;
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 获取中序遍历中的下一个结点(仅适用于 root 有左子结点的情况) */
|
||||
TreeNode *getInOrderNext(TreeNode *node) {
|
||||
if (node == NULL) {
|
||||
return node;
|
||||
}
|
||||
// 循环访问左子结点,直到叶结点时为最小结点,跳出
|
||||
while (node->left != NULL) {
|
||||
node = node->left;
|
||||
}
|
||||
return node;
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 递归删除结点(辅助函数) */
|
||||
TreeNode *removeHelper(TreeNode *node, int val) {
|
||||
TreeNode *child, *grandChild, *temp;
|
||||
if (node == NULL) {
|
||||
return NULL;
|
||||
}
|
||||
/* 1. 查找结点,并删除之 */
|
||||
if (val < node->val) {
|
||||
node->left = removeHelper(node->left, val);
|
||||
} else if (val > node->val) {
|
||||
node->right = removeHelper(node->right, val);
|
||||
} else {
|
||||
if (node->left == NULL || node->right == NULL) {
|
||||
child = node->left;
|
||||
if (node->right != NULL) {
|
||||
child = node->right;
|
||||
}
|
||||
// 子结点数量 = 0 ,直接删除 node 并返回
|
||||
if (child == NULL) {
|
||||
return NULL;
|
||||
} else {
|
||||
// 子结点数量 = 1 ,直接删除 node
|
||||
node = child;
|
||||
}
|
||||
} else {
|
||||
// 子结点数量 = 2 ,则将中序遍历的下个结点删除,并用该结点替换当前结点
|
||||
temp = getInOrderNext(node->right);
|
||||
node->right = removeHelper(node->right, temp->val);
|
||||
node->val = temp->val;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
// 更新结点高度
|
||||
updateHeight(node);
|
||||
/* 2. 执行旋转操作,使该子树重新恢复平衡 */
|
||||
node = rotate(node);
|
||||
// 返回子树的根节点
|
||||
return node;
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 删除结点 */
|
||||
TreeNode *removeNode(avlTree *tree, int val) {
|
||||
TreeNode *root = removeHelper(tree->root, val);
|
||||
return root;
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 查找结点 */
|
||||
TreeNode *search(avlTree *tree, int val) {
|
||||
TreeNode *cur = tree->root;
|
||||
// 循环查找,越过叶结点后跳出
|
||||
while (cur != NULL) {
|
||||
// 目标结点在 root 的右子树中
|
||||
if (cur->val < val) {
|
||||
cur = cur->right;
|
||||
} else if (cur->val > val) {
|
||||
// 目标结点在 root 的左子树中
|
||||
cur = cur->left;
|
||||
} else {
|
||||
// 找到目标结点,跳出循环
|
||||
break;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
// 找到目标结点,跳出循环
|
||||
return cur;
|
||||
}
|
||||
|
||||
void testInsert(avlTree *tree, int val) {
|
||||
insert(tree, val);
|
||||
printf("\n插入结点 %d 后,AVL 树为 \n", val);
|
||||
printTree(tree->root);
|
||||
}
|
||||
|
||||
void testRemove(avlTree *tree, int val) {
|
||||
removeNode(tree, val);
|
||||
printf("\n删除结点 %d 后,AVL 树为 \n", val);
|
||||
printTree(tree->root);
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* Driver Code */
|
||||
int main() {
|
||||
/* 初始化空 AVL 树 */
|
||||
avlTree *tree = (avlTree *) newAVLTree();
|
||||
/* 插入结点 */
|
||||
// 请关注插入结点后,AVL 树是如何保持平衡的
|
||||
testInsert(tree, 1);
|
||||
testInsert(tree, 2);
|
||||
testInsert(tree, 3);
|
||||
testInsert(tree, 4);
|
||||
testInsert(tree, 5);
|
||||
testInsert(tree, 8);
|
||||
testInsert(tree, 7);
|
||||
testInsert(tree, 9);
|
||||
testInsert(tree, 10);
|
||||
testInsert(tree, 6);
|
||||
|
||||
/* 插入重复结点 */
|
||||
testInsert(tree, 7);
|
||||
|
||||
/* 删除结点 */
|
||||
// 请关注删除结点后,AVL 树是如何保持平衡的
|
||||
testRemove(tree, 8); // 删除度为 0 的结点
|
||||
testRemove(tree, 5); // 删除度为 1 的结点
|
||||
testRemove(tree, 4); // 删除度为 2 的结点
|
||||
|
||||
/* 查询结点 */
|
||||
TreeNode *node = search(tree, 7);
|
||||
printf("\n查找到的结点对象结点值 = %d \n", node->val);
|
||||
}
|
|
@ -6,3 +6,166 @@
|
|||
|
||||
#include "../include/include.h"
|
||||
|
||||
/* 二叉搜索树 */
|
||||
struct binarySearchTree {
|
||||
TreeNode *root;
|
||||
};
|
||||
|
||||
typedef struct binarySearchTree binarySearchTree;
|
||||
|
||||
int sortIntHelper(const void *a, const void *b) {
|
||||
// 从小到大排序
|
||||
return (*(int *) a - *(int *) b);
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 构建二叉搜索树 */
|
||||
TreeNode *buildTree(int nums[], int i, int j) {
|
||||
if (i > j) {
|
||||
return NULL;
|
||||
}
|
||||
// 将数组中间结点作为根结点
|
||||
int mid = (i + j) / 2;
|
||||
TreeNode *root = newTreeNode(nums[mid]);
|
||||
// 递归建立左子树和右子树
|
||||
root->left = buildTree(nums, i, mid - 1);
|
||||
root->right = buildTree(nums, mid + 1, j);
|
||||
return root;
|
||||
}
|
||||
|
||||
binarySearchTree *newBinarySearchTree(int nums[], int size) {
|
||||
binarySearchTree *bst = (binarySearchTree *) malloc(sizeof(binarySearchTree));
|
||||
TreeNode *root;
|
||||
// 从小到大排序数组
|
||||
qsort(nums, size, sizeof(int), sortIntHelper);
|
||||
// 构建二叉搜索树
|
||||
root = buildTree(nums, 0, size - 1);
|
||||
bst->root = root;
|
||||
return bst;
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 获取二叉树根结点 */
|
||||
TreeNode *getRoot(binarySearchTree *bst) {
|
||||
return bst->root;
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 查找结点 */
|
||||
TreeNode *search(binarySearchTree *bst, int num) {
|
||||
TreeNode *cur = bst->root;
|
||||
// 循环查找,越过叶结点后跳出
|
||||
while (cur != NULL) {
|
||||
// 目标结点在 root 的右子树中
|
||||
if (cur->val < num) cur = cur->right;
|
||||
// 目标结点在 root 的左子树中
|
||||
else if (cur->val > num) cur = cur->left;
|
||||
// 找到目标结点,跳出循环
|
||||
else break;
|
||||
}
|
||||
// 返回目标结点
|
||||
return cur;
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 插入结点 */
|
||||
TreeNode *insert(binarySearchTree *bst, int num) {
|
||||
// 若树为空,直接提前返回
|
||||
if (bst->root == NULL) return NULL;
|
||||
TreeNode *cur = bst->root, *pre = NULL;
|
||||
// 循环查找,越过叶结点后跳出
|
||||
while (cur != NULL) {
|
||||
// 找到重复结点,直接返回
|
||||
if (cur->val == num) return NULL;
|
||||
pre = cur;
|
||||
// 插入位置在 root 的右子树中
|
||||
if (cur->val < num) cur = cur->right;
|
||||
// 插入位置在 root 的左子树中
|
||||
else cur = cur->left;
|
||||
}
|
||||
// 插入结点 val
|
||||
TreeNode *node = newTreeNode(num);
|
||||
if (pre->val < num) pre->right = node;
|
||||
else pre->left = node;
|
||||
return node;
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 获取中序遍历中的下一个结点(仅适用于 root 有左子结点的情况) */
|
||||
TreeNode *getInOrderNext(TreeNode *root) {
|
||||
if (root == NULL) return root;
|
||||
// 循环访问左子结点,直到叶结点时为最小结点,跳出
|
||||
while (root->left != NULL) {
|
||||
root = root->left;
|
||||
}
|
||||
return root;
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 删除结点 */
|
||||
TreeNode *removeNode(binarySearchTree *bst, int num) {
|
||||
// 若树为空,直接提前返回
|
||||
if (bst->root == NULL) return NULL;
|
||||
TreeNode *cur = bst->root, *pre = NULL;
|
||||
// 循环查找,越过叶结点后跳出
|
||||
while (cur != NULL) {
|
||||
// 找到待删除结点,跳出循环
|
||||
if (cur->val == num) break;
|
||||
pre = cur;
|
||||
// 待删除结点在 root 的右子树中
|
||||
if (cur->val < num) cur = cur->right;
|
||||
// 待删除结点在 root 的左子树中
|
||||
else cur = cur->left;
|
||||
}
|
||||
// 若无待删除结点,则直接返回
|
||||
if (cur == NULL) return NULL;
|
||||
// 子结点数量 = 0 or 1
|
||||
if (cur->left == NULL || cur->right == NULL) {
|
||||
// 当子结点数量 = 0 / 1 时, child = nullptr / 该子结点
|
||||
TreeNode *child = cur->left != NULL ? cur->left : cur->right;
|
||||
// 删除结点 cur
|
||||
if (pre->left == cur) pre->left = child;
|
||||
else pre->right = child;
|
||||
}
|
||||
// 子结点数量 = 2
|
||||
else {
|
||||
// 获取中序遍历中 cur 的下一个结点
|
||||
TreeNode *nex = getInOrderNext(cur->right);
|
||||
int tmp = nex->val;
|
||||
// 递归删除结点 nex
|
||||
removeNode(bst, nex->val);
|
||||
// 将 nex 的值复制给 cur
|
||||
cur->val = tmp;
|
||||
}
|
||||
return cur;
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* Driver Code */
|
||||
int main() {
|
||||
/* 初始化二叉搜索树 */
|
||||
int nums[] = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15};
|
||||
binarySearchTree *bst = newBinarySearchTree(nums, sizeof(nums) / sizeof(int));
|
||||
printf("初始化的二叉树为\n");
|
||||
printTree(getRoot(bst));
|
||||
|
||||
/* 查找结点 */
|
||||
TreeNode *node = search(bst, 7);
|
||||
printf("查找到的结点对象的结点值 = %d\n", node->val);
|
||||
|
||||
|
||||
/* 插入结点 */
|
||||
insert(bst, 16);
|
||||
printf("插入结点 16 后,二叉树为\n");
|
||||
printTree(getRoot(bst));
|
||||
|
||||
|
||||
/* 删除结点 */
|
||||
removeNode(bst, 1);
|
||||
printf("删除结点 1 后,二叉树为\n");
|
||||
printTree(getRoot(bst));
|
||||
removeNode(bst, 2);
|
||||
printf("删除结点 2 后,二叉树为\n");
|
||||
printTree(getRoot(bst));
|
||||
removeNode(bst, 4);
|
||||
printf("删除结点 4 后,二叉树为\n");
|
||||
printTree(getRoot(bst));
|
||||
|
||||
// 释放内存
|
||||
free(bst);
|
||||
|
||||
return 0;
|
||||
}
|
||||
|
|
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