二叉树的深度和广度优先搜索算法

Java实现二叉树的深度和广度优先搜索算法

  1 package com.java;
  2 
  3 import java.util.ArrayDeque;
  4 
  5 /**
  6  * 广度优先搜索
  7  * 算法思路：首先访问起始顶点v，然后由v出发，依次访问v的各个未被访问过的邻接顶点w1,w2,w3….wn，
  8  * 然后再依次访问w1，w2,…,wn的所有未被访问过的邻接顶点，再从这些访问过的顶点出发，
  9  * 再访问它们所有未被访问过的邻接顶点….以此类推，直到所有的顶点都被访问过为止。
 10  *
 11  * 深度优先遍历
 12  * 算法思路：首先访问该顶点v，然后依次从它的各个未被访问的邻接点出发深度优先搜索遍历图，
 13  * 直至图中所有和v有路径相通的顶点都被访问到。若此时尚有其他顶点未被访问到，则另选一个未被访问的顶点作起始点，
 14  * 重复上述过程，直至所有顶点都被访问到为止。
 15  */
 16 
 17 public class BinaryTree {
 18     static class TreeNode{
 19         int value;
 20         TreeNode left;
 21         TreeNode right;
 22 
 23         public TreeNode(int value){
 24             this.value=value;
 25         }
 26     }
 27 
 28     TreeNode root;
 29 
 30     public BinaryTree(int[] array){
 31         root=makeBinaryTreeByArray(array,1);
 32     }
 33 
 34     /**
 35      * 采用递归的方式创建一颗二叉树
 36      * 传入的是二叉树的数组表示法
 37      * 构造后是二叉树的二叉链表表示法
 38      */
 39     public static TreeNode makeBinaryTreeByArray(int[] array,int index){
 40         if(index<array.length){
 41             int value=array[index];
 42             if(value!=0){
 43                 TreeNode t=new TreeNode(value);
 44                 array[index]=0;
 45                 t.left=makeBinaryTreeByArray(array,index*2);
 46                 t.right=makeBinaryTreeByArray(array,index*2+1);
 47                 return t;
 48             }
 49         }
 50         return null;
 51     }
 52 
 53     /**
 54      * 深度优先遍历，相当于先根遍历
 55      * 采用非递归实现
 56      * 需要辅助数据结构：栈
 57      */
 58     public void depthOrderTraversal(){
 59         if(root==null){
 60             System.out.println("empty tree");
 61             return;
 62         }
 63         ArrayDeque<TreeNode> stack=new ArrayDeque<TreeNode>();
 64         stack.push(root);
 65         while(stack.isEmpty()==false){
 66             TreeNode node=stack.pop();
 67             System.out.print(node.value+"    ");
 68             if(node.right!=null){
 69                 stack.push(node.right);
 70             }
 71             if(node.left!=null){
 72                 stack.push(node.left);
 73             }
 74         }
 75         System.out.print("\n");
 76     }
 77 
 78     /**
 79      * 广度优先遍历
 80      * 采用非递归实现
 81      * 需要辅助数据结构：队列
 82      */
 83     public void levelOrderTraversal(){
 84         if(root==null){
 85             System.out.println("empty tree");
 86             return;
 87         }
 88         ArrayDeque<TreeNode> queue=new ArrayDeque<TreeNode>();
 89         queue.add(root);
 90         while(queue.isEmpty()==false){
 91             TreeNode node=queue.remove();
 92             System.out.print(node.value+"    ");
 93             if(node.left!=null){
 94                 queue.add(node.left);
 95             }
 96             if(node.right!=null){
 97                 queue.add(node.right);
 98             }
 99         }
100         System.out.print("\n");
101     }
102 
103     /**
104      *                  13
105      *                 /  \
106      *               65    5
107      *              /  \    \
108      *             97  25   37
109      *            /    /\   /
110      *           22   4 28 32
111      */
112     public static void main(String[] args) {
113         int[] arr={0,13,65,5,97,25,0,37,22,0,4,28,0,0,32,0};
114         BinaryTree tree=new BinaryTree(arr);
115         System.out.println("深度优先遍历结果为:");
116         tree.depthOrderTraversal();
117         System.out.println("广度优先遍历结果为:");
118         tree.levelOrderTraversal();
119     }
120 }