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@ -1,73 +1,51 @@
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/*
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* File: binary_search_tree.rs
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* Created Time: 2023-04-20
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* Author: xBLACKICEx (xBLACKICE@outlook.com)
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||||
* Author: xBLACKICEx (xBLACKICE@outlook.com)、night-cruise (2586447362@qq.com)
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*/
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include!("../include/include.rs");
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||||
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||||
use std::{cell::RefCell, rc::Rc};
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use std::cell::RefCell;
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use std::rc::Rc;
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use std::cmp::Ordering;
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use tree_node::TreeNode;
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type TreeNodeRc = Rc<RefCell<TreeNode>>;
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type OptionTreeNodeRc = Option<Rc<RefCell<TreeNode>>>;
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||||
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/* 二叉搜索树 */
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||||
pub struct BinarySearchTree {
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root: Option<TreeNodeRc>,
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root: OptionTreeNodeRc,
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}
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||||
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impl BinarySearchTree {
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||||
/* 构造方法 */
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pub fn new(mut nums: Vec<i32>) -> Self {
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// 排序数组
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nums.sort();
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||||
// 构建二叉搜索树
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||||
if nums.is_empty() {
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Self { root: None }
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} else {
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Self { root: Some(Self::build_tree(&nums)) }
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}
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pub fn new() -> Self {
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||||
// 初始化空树
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Self { root: None }
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}
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||||
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||||
/* 获取二叉树根节点 */
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||||
pub fn get_root(&self) -> Option<TreeNodeRc> {
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self.root.clone() // RC 克隆
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}
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||||
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||||
/* 构建二叉搜索树 */
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||||
fn build_tree(num: &[i32]) -> TreeNodeRc {
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||||
// 将数组中间节点作为根节点
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||||
let mid = num.len() / 2;
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let root = TreeNode::new(num[mid]);
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||||
// 递归建立左子树和右子树
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||||
if mid > 0 {
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root.borrow_mut().left = Some(Self::build_tree(&num[..mid]));
|
||||
}
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||||
if mid < num.len() - 1 {
|
||||
root.borrow_mut().right = Some(Self::build_tree(&num[mid + 1..]));
|
||||
}
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||||
root
|
||||
pub fn get_root(&self) -> OptionTreeNodeRc {
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||||
self.root.clone()
|
||||
}
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||||
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||||
/* 查找节点 */
|
||||
pub fn search(&self, num: i32) -> Option<TreeNodeRc> {
|
||||
pub fn search(&self, num: i32) -> OptionTreeNodeRc {
|
||||
let mut cur = self.root.clone();
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||||
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||||
// 循环查找，越过叶节点后跳出
|
||||
while let Some(node) = cur.clone() {
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||||
// 目标节点在 cur 的右子树中
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||||
if node.borrow().val < num {
|
||||
cur = node.borrow().right.clone();
|
||||
}
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||||
// 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;
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||||
match num.cmp(&node.borrow().val) {
|
||||
// 目标节点在 cur 的右子树中
|
||||
Ordering::Greater => cur = node.borrow().right.clone(),
|
||||
// 目标节点在 cur 的左子树中
|
||||
Ordering::Less => cur = node.borrow().left.clone(),
|
||||
// 找到目标节点，跳出循环
|
||||
Ordering::Equal => break,
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
// 返回目标节点
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||||
cur
|
||||
}
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||||
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@ -83,27 +61,28 @@ impl BinarySearchTree {
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|||
let mut pre = None;
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||||
// 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;
|
||||
}
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||||
// 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();
|
||||
match num.cmp(&node.borrow().val) {
|
||||
// 找到重复节点，直接返回
|
||||
Ordering::Equal => return,
|
||||
// 插入位置在 cur 的右子树中
|
||||
Ordering::Greater => {
|
||||
pre = cur.clone();
|
||||
cur = node.borrow().right.clone();
|
||||
}
|
||||
// 插入位置在 cur 的左子树中
|
||||
Ordering::Less => {
|
||||
pre = cur.clone();
|
||||
cur = node.borrow().left.clone();
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
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||||
// 插入节点
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||||
let node = TreeNode::new(num);
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||||
let pre = pre.unwrap();
|
||||
if pre.borrow().val < num {
|
||||
pre.borrow_mut().right = Some(Rc::clone(&node));
|
||||
let node = Some(TreeNode::new(num));
|
||||
if num > pre.borrow().val {
|
||||
pre.borrow_mut().right = node;
|
||||
} else {
|
||||
pre.borrow_mut().left = Some(Rc::clone(&node));
|
||||
pre.borrow_mut().left = node;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
|
|
@ -117,18 +96,19 @@ impl BinarySearchTree {
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|||
let mut pre = None;
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||||
// 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;
|
||||
}
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||||
// 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();
|
||||
match num.cmp(&node.borrow().val) {
|
||||
// 找到待删除节点，跳出循环
|
||||
Ordering::Equal => break,
|
||||
// 待删除节点在 cur 的右子树中
|
||||
Ordering::Greater => {
|
||||
pre = cur.clone();
|
||||
cur = node.borrow().right.clone();
|
||||
}
|
||||
// 待删除节点在 cur 的左子树中
|
||||
Ordering::Less => {
|
||||
pre = cur.clone();
|
||||
cur = node.borrow().left.clone();
|
||||
}
|
||||
}
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||||
}
|
||||
// 若无待删除节点，则直接返回
|
||||
|
|
@ -136,40 +116,43 @@ impl BinarySearchTree {
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|||
return;
|
||||
}
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||||
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;
|
||||
let (left_child, right_child) = (cur.borrow().left.clone(), cur.borrow().right.clone());
|
||||
match (left_child.clone(), right_child.clone()) {
|
||||
// 子节点数量 = 0 or 1
|
||||
(None, None) | (Some(_), None) | (None, Some(_)) => {
|
||||
// 当子节点数量 = 0 / 1 时， child = nullptr / 该子节点
|
||||
let child = left_child.or(right_child);
|
||||
let pre = pre.unwrap();
|
||||
// 删除节点 cur
|
||||
if !Rc::ptr_eq(&cur, self.root.as_ref().unwrap()) {
|
||||
let left = pre.borrow().left.clone();
|
||||
if left.is_some() && Rc::ptr_eq(&left.as_ref().unwrap(), &cur) {
|
||||
pre.borrow_mut().left = child;
|
||||
} else {
|
||||
pre.borrow_mut().right = 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;
|
||||
}
|
||||
}
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||||
// 子节点数量 = 2
|
||||
else {
|
||||
// 获取中序遍历中 cur 的下一个节点
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let mut tmp = cur.borrow().right.clone();
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||||
while let Some(node) = tmp.clone() {
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||||
if node.borrow().left.is_some() {
|
||||
tmp = node.borrow().left.clone();
|
||||
} else {
|
||||
break;
|
||||
// 若删除节点为根节点，则重新指定根节点
|
||||
self.root = child;
|
||||
}
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||||
}
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||||
let tmpval = tmp.unwrap().borrow().val;
|
||||
// 递归删除节点 tmp
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||||
self.remove(tmpval);
|
||||
// 用 tmp 覆盖 cur
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||||
cur.borrow_mut().val = tmpval;
|
||||
// 子节点数量 = 2
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||||
(Some(_), Some(_)) => {
|
||||
// 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;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
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@ -177,32 +160,32 @@ impl BinarySearchTree {
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/* Driver Code */
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||||
fn main() {
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||||
/* 初始化二叉搜索树 */
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||||
let nums = vec![1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15];
|
||||
let mut bst = BinarySearchTree::new(nums);
|
||||
println!("初始化的二叉树为\n");
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||||
print_util::print_tree(&bst.get_root().unwrap());
|
||||
let mut bst = BinarySearchTree::new();
|
||||
// 请注意，不同的插入顺序会生成不同的二叉树，该序列可以生成一个完美二叉树
|
||||
let nums = [8, 4, 12, 2, 6, 10, 14, 1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15];
|
||||
for &num in &nums {
|
||||
bst.insert(num);
|
||||
}
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||||
println!("\n初始化的二叉树为\n");
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print_util::print_tree(bst.get_root().as_ref().unwrap());
|
||||
|
||||
/* 查找节点 */
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||||
let node = bst.search(7).unwrap();
|
||||
println!(
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"\n查找到的节点对象为: {:p} 节点值 = {}\n",
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||||
node.as_ref().as_ptr(),
|
||||
node.borrow().val
|
||||
);
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||||
/* 查找结点 */
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||||
let node = bst.search(7);
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||||
println!("\n查找到的节点对象为 {:?}，节点值 = {}", node.clone().unwrap(), node.clone().unwrap().borrow().val);
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||||
|
||||
/* 插入节点 */
|
||||
bst.insert(16);
|
||||
println!("插入节点 16 后，二叉树为\n");
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||||
print_util::print_tree(&bst.get_root().unwrap());
|
||||
println!("\n插入节点 16 后，二叉树为\n");
|
||||
print_util::print_tree(bst.get_root().as_ref().unwrap());
|
||||
|
||||
/* 删除节点 */
|
||||
bst.remove(1);
|
||||
println!("\n删除节点 1 后，二叉树为\n");
|
||||
print_util::print_tree(&bst.get_root().unwrap());
|
||||
print_util::print_tree(bst.get_root().as_ref().unwrap());
|
||||
bst.remove(2);
|
||||
println!("\n删除节点 2 后，二叉树为\n");
|
||||
print_util::print_tree(&bst.get_root().unwrap());
|
||||
print_util::print_tree(bst.get_root().as_ref().unwrap());
|
||||
bst.remove(4);
|
||||
println!("\n删除节点 4 后，二叉树为\n");
|
||||
print_util::print_tree(&bst.get_root().unwrap());
|
||||
print_util::print_tree(bst.get_root().as_ref().unwrap());
|
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}
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