hello-algo/zh-hant/codes/javascript/chapter_tree/binary_search_tree.js

/**
 * File: binary_search_tree.js
 * Created Time: 2022-12-04
 * Author: IsChristina (christinaxia77@foxmail.com)
 */

const { TreeNode } = require('../modules/TreeNode');
const { printTree } = require('../modules/PrintUtil');

/* 二元搜尋樹 */
class BinarySearchTree {
    /* 建構子 */
    constructor() {
        // 初始化空樹
        this.root = null;
    }

    /* 獲取二元樹根節點 */
    getRoot() {
        return this.root;
    }

    /* 查詢節點 */
    search(num) {
        let cur = this.root;
        // 迴圈查詢，越過葉節點後跳出
        while (cur !== null) {
            // 目標節點在 cur 的右子樹中
            if (cur.val < num) cur = cur.right;
            // 目標節點在 cur 的左子樹中
            else if (cur.val > num) cur = cur.left;
            // 找到目標節點，跳出迴圈
            else break;
        }
        // 返回目標節點
        return cur;
    }

    /* 插入節點 */
    insert(num) {
        // 若樹為空，則初始化根節點
        if (this.root === null) {
            this.root = new TreeNode(num);
            return;
        }
        let cur = this.root,
            pre = null;
        // 迴圈查詢，越過葉節點後跳出
        while (cur !== null) {
            // 找到重複節點，直接返回
            if (cur.val === num) return;
            pre = cur;
            // 插入位置在 cur 的右子樹中
            if (cur.val < num) cur = cur.right;
            // 插入位置在 cur 的左子樹中
            else cur = cur.left;
        }
        // 插入節點
        const node = new TreeNode(num);
        if (pre.val < num) pre.right = node;
        else pre.left = node;
    }

    /* 刪除節點 */
    remove(num) {
        // 若樹為空，直接提前返回
        if (this.root === null) return;
        let cur = this.root,
            pre = null;
        // 迴圈查詢，越過葉節點後跳出
        while (cur !== null) {
            // 找到待刪除節點，跳出迴圈
            if (cur.val === num) break;
            pre = cur;
            // 待刪除節點在 cur 的右子樹中
            if (cur.val < num) cur = cur.right;
            // 待刪除節點在 cur 的左子樹中
            else cur = cur.left;
        }
        // 若無待刪除節點，則直接返回
        if (cur === null) return;
        // 子節點數量 = 0 or 1
        if (cur.left === null || cur.right === null) {
            // 當子節點數量 = 0 / 1 時， child = null / 該子節點
            const child = cur.left !== null ? cur.left : cur.right;
            // 刪除節點 cur
            if (cur !== this.root) {
                if (pre.left === cur) pre.left = child;
                else pre.right = child;
            } else {
                // 若刪除節點為根節點，則重新指定根節點
                this.root = child;
            }
        }
        // 子節點數量 = 2
        else {
            // 獲取中序走訪中 cur 的下一個節點
            let tmp = cur.right;
            while (tmp.left !== null) {
                tmp = tmp.left;
            }
            // 遞迴刪除節點 tmp
            this.remove(tmp.val);
            // 用 tmp 覆蓋 cur
            cur.val = tmp.val;
        }
    }
}

/* Driver Code */
/* 初始化二元搜尋樹 */
const bst = new BinarySearchTree();
// 請注意，不同的插入順序會生成不同的二元樹，該序列可以生成一個完美二元樹
const nums = [8, 4, 12, 2, 6, 10, 14, 1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15];
for (const num of nums) {
    bst.insert(num);
}
console.log('\n初始化的二元樹為\n');
printTree(bst.getRoot());

/* 查詢節點 */
const node = bst.search(7);
console.log('\n查詢到的節點物件為 ' + node + '，節點值 = ' + node.val);

/* 插入節點 */
bst.insert(16);
console.log('\n插入節點 16 後，二元樹為\n');
printTree(bst.getRoot());

/* 刪除節點 */
bst.remove(1);
console.log('\n刪除節點 1 後，二元樹為\n');
printTree(bst.getRoot());
bst.remove(2);
console.log('\n刪除節點 2 後，二元樹為\n');
printTree(bst.getRoot());
bst.remove(4);
console.log('\n刪除節點 4 後，二元樹為\n');
printTree(bst.getRoot());