数据结构_AVL

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import java.util.ArrayList;

public class MyAVL<K extends Comparable<K>, V> {

    private class Node{
        public K key;
        public V value;
        public Node left, right;
        public int high;

        public Node(K key, V value){
            this.key = key;
            this.value = value;
            high=1;
            left = null;
            right = null;
        }
    }
    //返回节点的高度标注
    private int getHigh(Node node){
        if(node ==null)
            return 0;
        return node.high;
    }

    private Node root;
    private int size;

    public MyAVL(){
        root = null;
        size = 0;
    }

    public int getSize(){
        return size;
    }

    public boolean isEmpty(){
        return size == 0;
    }

    // 向二分搜索树中添加新的元素(key, value)
    public void add(K key, V value){
        root = add(root, key, value);
    }

    // 向以node为根的二分搜索树中插入元素(key, value),递归算法
    // 返回插入新节点后二分搜索树的根
    private Node add(Node node, K key, V value){

        if(node == null){
            size ++;
            return new Node(key, value);
        }

        if(key.compareTo(node.key) < 0)
            node.left = add(node.left, key, value);
        else if(key.compareTo(node.key) > 0)
            node.right = add(node.right, key, value);
        else // key.compareTo(node.key) == 0
            node.value = value;
        //不论这个添加的点往那个子树上添加 都要更新高度标注 相等的话无影响
        node.high = Math.max(getHigh(node.left),getHigh(node.right))+1;
        //计算平衡因子并递归到根节点
        int b = getB(node);
        //LL 进行右旋转
        if(b>1 && getB(node.left)>=0)//右旋转
            return rightB(node);
        //RR 左旋转
        if (b<-1 && getB(node.right)<=0)
            return leftB(node);
        //LR 先对node.left进行左旋转 再对node右旋转
        if(b>1 && getB(node.left)<0){
            node.left=leftB(node.left);
            return rightB(node);
        }
        //RL 先对右子树进行右旋转 再对node左旋转
        if(b<-1 && getB(node.right)>=0){
            node.right=rightB(node.right);
            return leftB(node);
        }
        return node;
    }
    //左旋转操作  插入节点 在右孩子的右孩子
    private Node leftB(Node node){
        Node down =node.right;
        Node one = down.left;
        down.left=node;
        node.right=one;
        //维护高度
        node.high = Math.max(getHigh(node.left),getHigh(node.right))+1;
        down.high = Math.max(getHigh(down.left),getHigh(node.right))+1;

        return down;
    }
    //右旋转操作 插入点在左孩子的左节点
    private Node rightB(Node node){
        Node down=node.left;
        Node one = down.right;
        down.right=node;
        node.left=one;
        //维护高度
        node.high = Math.max(getHigh(node.left),getHigh(node.right))+1;
        down.high = Math.max(getHigh(down.left),getHigh(down.right))+1;
        return down;
    }
    //方法 判断当前tree是不是二分搜索树 满足中大于左小于右
    public boolean isBST(){
        ArrayList<K> list= new ArrayList<>();
        isBST(root,list);
        //遍历list判断是否有序
        for(int i=1;i<list.size();i++)
            if(list.get(i-1).compareTo(list.get(i))>0)
                return false;
        return true;
    }
    //返回当前节点的 平衡因子
    public int getB(Node node){
        //不需要取绝对值,后期要判断左旋转还是右旋转
        return getHigh(node.right)-getHigh(node.left);
    }
    //判断树是不是平衡树
    public boolean isB(){
        return isB(root);
    }
    private boolean isB(Node node){
        //终止条件
        if(node==null)
            return true;
        //判断当前节点 平衡因子
        if(Math.abs(getB(node))>1)
            return false;
        //左右子孩子平衡因子
        return isB(node.left)&&isB(node.right);
    }
    private void isBST(Node node,ArrayList list){
        //递归遍历
        if(node == null)
            return;
        isBST(node.left,list);
        list.add(node.key);
        isBST(node.right,list);
    }
    // 返回以node为根节点的二分搜索树中,key所在的节点
    private Node getNode(Node node, K key){

        if(node == null)
            return null;

        if(key.equals(node.key))
            return node;
        else if(key.compareTo(node.key) < 0)
            return getNode(node.left, key);
        else // if(key.compareTo(node.key) > 0)
            return getNode(node.right, key);
    }

    public boolean contains(K key){
        return getNode(root, key) != null;
    }

    public V get(K key){

        Node node = getNode(root, key);
        return node == null ? null : node.value;
    }

    public void set(K key, V newValue){
        Node node = getNode(root, key);
        if(node == null)
            throw new IllegalArgumentException(key + " doesn't exist!");

        node.value = newValue;
    }

    // 返回以node为根的二分搜索树的最小值所在的节点
    private Node minimum(Node node){
        if(node.left == null)
            return node;
        return minimum(node.left);
    }

    // 删除掉以node为根的二分搜索树中的最小节点
    // 返回删除节点后新的二分搜索树的根
    private Node removeMin(Node node){

        if(node.left == null){
            Node rightNode = node.right;
            node.right = null;
            size --;
            return rightNode;
        }

        node.left = removeMin(node.left);
        return node;
    }

    // 从二分搜索树中删除键为key的节点
    public V remove(K key){

        Node node = getNode(root, key);
        if(node != null){
            root = remove(root, key);
            return node.value;
        }
        return null;
    }

    private Node remove(Node node, K key){

        if( node == null )
            return null;
        Node del;
        if( key.compareTo(node.key) < 0 ){
            node.left = remove(node.left , key);
            del= node;
        }
        else if(key.compareTo(node.key) > 0 ){
            node.right = remove(node.right, key);
            del = node;
        }
        else{   // key.compareTo(node.key) == 0

            // 待删除节点左子树为空的情况
            if(node.left == null){
                Node rightNode = node.right;
                node.right = null;
                size --;
                del =  rightNode;
            }

            // 待删除节点右子树为空的情况
            else if(node.right == null){
                Node leftNode = node.left;
                node.left = null;
                size --;
                del= leftNode;
            }else{


            // 待删除节点左右子树均不为空的情况

            // 找到比待删除节点大的最小节点, 即待删除节点右子树的最小节点
            // 用这个节点顶替待删除节点的位置
            Node successor = minimum(node.right);
            successor.right = remove(node.right,successor.key);
            successor.left = node.left;

            node.left = node.right = null;

            del= successor;
            }
        }
        if(del==null)
            return null;
        del.high = Math.max(getHigh(del.left),getHigh(del.right))+1;
        //计算平衡因子并递归到根节点
        int b = getB(del);
        //LL 进行右旋转
        if(b>1 && getB(del.left)>=0)//右旋转
            return rightB(del);
        //RR 左旋转
        if (b<-1 && getB(del.right)<=0)
            return leftB(del);
        //LR 先对node.left进行左旋转 再对node右旋转
        if(b>1 && getB(del.left)<0){
            del.left=leftB(del.left);
            return rightB(del);
        }
        //RL 先对右子树进行右旋转 再对node左旋转
        if(b<-1 && getB(del.right)>=0){
            del.right=rightB(del.right);
            return leftB(del);
        }
        return del;
    }
}

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