Set集合一个重要的性质,不含有重复元素,在这里用自己写的二分搜索树实现,这个二分搜索树不存重复元素,符合Set集合的性质
/**
* @author BestQiang
*/
public class BST<E extends Comparable<E>> {
// 构建树的节点类
private class Node {
public E e;
public Node left, right;
public Node(E e) {
this.e = e;
left = null;
right = null;
}
}
// 声明树的根节点
private Node root;
// 声明树的大小
private int size;
// 二分搜索树的构造方法
public BST() {
root = null;
size = 0;
}
// 获取二分搜索树的大小
public int size() {
return size;
}
// 判断二分搜索树是否为空树
public boolean isEmpty() {
return size == 0;
}
// 此二分搜索树不包括重复元素的情况加进行添加
public void add(E e) {
//下面的方法要进行非空节点判断,不够优雅
/* if (root == null) {
root = new Node(e);
} else {
add(root, e);
}*/
root = add(root, e);
}
// 以node为根的二分搜索树中插入元素E,递归算法
private Node add(Node node, E e) {
// 存在重复代码段,代码看起来显得冗余
/* if (e.equals(node.e)) {
return;
} else if (e.compareTo(node.e) < 0 && node.left == null) {
node.left = new Node(e);
size++;
return;
} else if (e.compareTo(node.e) > 0 && node.right == null) {
node.right = new Node(e);
size++;
return;
}*/
// 添加节点时巧妙使用递归,代码优雅
if (node == null) {
size++;
return new Node(e);
}
if (e.compareTo(node.e) < 0) {
node.left = add(node.left, e);
} else {
node.right = add(node.right, e);
}
return node;
}
// 看二分搜索树中是否包含元素e
public boolean contains(E e) {
return contains(root, e);
}
// 看以node为根的二分搜索树中是否包含元素e, 递归算法
private boolean contains(Node node, E e) {
if (node == null) {
return false;
}
if (e.equals(node.e)) {
return true;
} else {
if (e.compareTo(node.e) < 0) {
return contains(node.left, e);
} else {
return contains(node.right, e);
}
}
}
// 二分搜索树的前序遍历
public void preOrder() {
preOrder(root);
}
// 前序遍历以node为根的二分搜索树,递归算法
private void preOrder(Node node) {
if (node == null) {
return;
}
System.out.println(node.e);
preOrder(node.left);
preOrder(node.right);
}
// 中序遍历和后序遍历同前序遍历,改变输出语句位置即可
// 获取二分搜索树的最小值和最大值
public E getMin() {
if (size == 0) {
throw new IllegalArgumentException("BST is empty!");
}
return getMin(root);
}
private E getMin(Node node) {
if (node.left != null) {
return getMin(node.left);
} else {
return node.e;
}
}
// 删除二分搜索树的最小值
public E removeMin() {
E res = getMin();
root = removeMin(root);
return res;
}
// 删除以node为根的二分搜索树的最小节点
// 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--;
// 找到这个节点,就返回rightNode
return rightNode;
}
// 从宏观看,其实就是把删除那个节点的right赋值给根节点的left,找不到就一直递归着找
node.left = removeMin(node.left);
return node;
}
// 从二分搜索树中删除元素为e的节点
public void remove(E e) {
root = remove(root, e);
}
// 返回删除节点后新的二分搜索树的根
private Node remove(Node node, E e) {
if (node == null) {
return null;
}
if (e.compareTo(node.e) < 0) {
node.left = remove(node.left, e);
return node;
} else if (e.compareTo(node.e) > 0) {
node.right = remove(node.right, e);
return node;
} else {
// 待删除节点左子树为null的情况
if(node.left == null) {
Node rightNode = node.right;
node.right = null;
size --;
return rightNode;
}
// 待删除节点右子树为null的情况
if(node.right == null) {
Node leftNode = node.left;
node.left = null;
size --;
return leftNode;
}
// 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 = new Node(getMin(node.right));
successor.right = removeMin(node.right);
successor.left = node.left;
node.left = node.right = null;
return successor;
}
}/**
* @author BestQiang
*/
public interface Set<E> {
void add(E e);
void remove(E e);
boolean contains(E e);
int getSize();
boolean isEmpty();
}
直接调用二分搜索树的方法即可实现Set
/**
* @author BestQiang
*/
public class BSTSet<E extends Comparable<E>> implements Set<E> {
private BST<E> bst;
public BSTSet() {
bst = new BST<>();
}
@Override
public void add(E e) {
bst.add(e);
}
@Override
public void remove(E e) {
bst.remove(e);
}
@Override
public boolean contains(E e) {
return bst.contains(e);
}
@Override
public int getSize() {
return bst.size();
}
@Override
public boolean isEmpty() {
return bst.isEmpty();
}
}
基于链表实现二分搜索树此时要特别注意,链表可以添加重复元素,所以Set集合中添加元素时要先判断链表中是否存在
/**
* @author BestQiang
*/
public class LinkedList<E> {
private class Node {
public E e;
public Node next;
public Node(E e, Node next) {
this.e = e;
this.next = next;
}
public Node(E e) {
this(e, null);
}
public Node() {
this(null, null);
}
@Override
public String toString() {
return e.toString();
}
}
private Node dummyHead;
private int size;
public LinkedList() {
dummyHead = new Node(null, null);
size = 0;
}
// 获取链表中的元素个数
public int getSize() {
return size;
}
// 判断链表是否为null
public boolean isEmpty() {
return size == 0;
}
// 在链表的index(0-based)位置添加新的元素e
// 在链表中不是一个常用的操作, 练习用
public void add(int index, E e) {
if (index < 0 || index > size) {
throw new IllegalArgumentException("Add faild. Illegal index.");
}
Node prev = dummyHead;
// for循环,找到插入节点的前一个节点
for (int i = 0; i < index; i++) {
prev = prev.next;
}
prev.next = new Node(e, prev.next);
size++;
}
// 在链表末尾添加新的元素e
// 在链表头添加新的元素e
public void addFirst(E e) {
// Node node = new Node(e);
// node.next = head;
// head = node;
/*head = new Node(e, head);
size++;*/
add(0, e);
}
public void addLast(E e) {
add(size, e);
}
// 获得链表的第index(0-based)个位置的元素
// 在链表中不是一个常用的操作,练习用:
public E get(int index) {
if (index < 0 || index >= size) {
throw new IllegalArgumentException("Get failed. Illegal index.");
}
Node cur = dummyHead.next;
for (int i = 0; i < index; i++) {
cur = cur.next;
}
return cur.e;
}
// 获得链表的第一个元素
public E getFirst() {
return get(0);
}
// 获得链表的最后一个元素
public E getLast() {
return get(size - 1);
}
// 修改链表的第index(0-based)个位置的元素为e
// 在链表中不是一个常用的操作,练习用
public void set(int index, E e) {
if (index < 0 || index >= size)
throw new IllegalArgumentException("Set failed. Illegal index.");
Node cur = dummyHead.next;
for (int i = 0; i < index; i++) {
cur = cur.next;
}
cur.e = e;
}
// 查找链表中是否有元素e
public boolean contains(E e) {
Node cur = dummyHead.next;
/*while (!cur.e.equals(e)&& cur.next != null ) {
cur = cur.next;
}
if(cur.e.equals(e)) {
return true;
} else {
return false;
}*/
while (cur != null) {
if (cur.e.equals(e))
return true;
cur = cur.next;
}
return false;
}
// 从链表中删除index(0-based)位置的元素,返回删除的元素
// 在链表中不是一个常用的操作,练习用
public E remove(int index) {
if (index < 0 || index >= size) {
throw new IllegalArgumentException();
}
// 注意此时和修改链表的第index元素不同,此时需要对删除的元素的上个节点进行操作,所以需要获取上一个节点
Node prev = dummyHead;
for (int i = 0; i < index; i++) {
prev = prev.next;
}
// 获取要删除的值
Node retNode = prev.next;
// 1.把上一个节点的next=要删除节点的next
prev.next = retNode.next;
// 2.把要删除的next置为空,此时该next会被jvm自动进行垃圾回收
retNode.next = null;
size --;
return retNode.e;
}
// 从链表中删除第一个元素, 返回删除的元素
public E removeFirst() {
return remove(0);
}
// 从链表中删除最后一个元素, 返回删除的元素
public E removeLast() {
return remove(size - 1);
}
// 从链表中删除元素e
public void removeElement(E e) {
Node pre = dummyHead;
while(pre.next != null ) {
if(pre.next.e.equals(e)) {
break;
}
pre = pre.next;
}
if(pre.next != null) {
pre.next = pre.next.next;
pre.next.next = null;
size --;
}
}
@Override
public String toString() {
StringBuilder res = new StringBuilder();
Node cur = dummyHead.next;
while (cur != null) {
res.append(cur + "->");
cur = cur.next;
}
/*for (cur = dummyHead.next; cur != null; cur = cur.next) {
res.append(cur + "->");
}*/
res.append("NULL");
return res.toString();
}
}
/**
* @author BestQiang
*/
public class LinkedListSet<E> implements Set<E> {
private LinkedList<E> list;
public LinkedListSet() {
list = new LinkedList<>();
}
@Override
public void add(E e) {
if(!list.contains(e)) {
list.addFirst(e);
}
}
@Override
public void remove(E e) {
list.removeElement(e);
}
@Override
public boolean contains(E e) {
return list.contains(e);
}
@Override
public int getSize() {
return list.getSize();
}
@Override
public boolean isEmpty() {
return list.isEmpty();
}
}