AVL树的java实现

AVL树的定义自己百度去，这里给出自己用java的一个实现。

package test;/** * @时间 2014-3-30 * @version 0.1 * @encode UTF-8 * @功能 * 1、AVL树的生成</br> * 2、插入元素</br> * 3、删除元素</br> * 4、查找某一元素</br> * @notice 树元素需实现Comparor接口 * @see 《数据结构与算法分析》第4章4.4节 * */public class AVLTree <T extends Comparable<T>>{public AVLTree(){this(null);}public AVLTree(T t){data=t;parent=null;leftChild=null;rightChild=null;height=t==null?-1:0;}public int getHeight(){return updateHeight();}public AVLTree<T> getRoot(){if(data==null)return null;AVLTree<T>root=this;while(root.parent!=null)root=root.parent;return root;}public AVLTree<T>getLeftChild(){return leftChild;}public AVLTree<T>getRightChild(){return rightChild;}public AVLTree<T>getParent(){return parent;}public boolean isEmpty(){return data==null;}/**从当前节点所在的AVL树中插入新元素；若参数是空值则不予插入 * @return 新的根节点 * */public AVLTree<T> insert(T t){if(t==null)return this;//特殊情形：当前是空节点if(data==null){data=t;updateHeight();return this;}AVLTree<T>root=getRoot();//根节点return root.rootInsert(t);}/**从当前节点所在的AVL树中删除节点 * @return 新的根节点 */public AVLTree<T> delete(T t){AVLTree<T>root=getRoot();return root.rootDelete(t);}/**从当前节点所在的AVL树中查找元素所在节点*/public AVLTree<T> find(T t){AVLTree<T>root=getRoot();return root.rootFind(t);}/**打印树*/public void display(){//空节点、叶子节点不打印if(data==null||(parent!=null&&leftChild==null&&rightChild==null))return;System.out.println(String.format("H=%2d, %s->(%s,%s)",height,data.toString(), leftChild==null?null:leftChild.data.toString(),rightChild==null?null:rightChild.data.toString()));if(leftChild!=null)leftChild.display();if(rightChild!=null)rightChild.display();}/**检查是否平衡*/public boolean checkBalance(){int left=getLeftHeight(),right=getRightHeight();if(left-right>1||right-left>1)return false;if(leftChild!=null&&!leftChild.checkBalance())return false;if(rightChild!=null&&!rightChild.checkBalance())return false;return true;}protected T data;protected AVLTree<T> parent;protected AVLTree<T> leftChild;protected AVLTree<T> rightChild;protected int height;//该节点的高度/**左子树的高度*/private int getLeftHeight(){return leftChild==null?-1:leftChild.height;}/**右子树的高度*/private int getRightHeight(){return rightChild==null?-1:rightChild.height;}/**获取树中最大的元素*/private AVLTree<T>getMax(){if(isEmpty())return null;if(rightChild!=null)return rightChild.getMax();return this;}/**获取树中最小的元素*/private AVLTree<T>getMin(){if(isEmpty())return null;if(leftChild!=null)return leftChild.getMin();return this;}/**计算当前节点到子节点node的路径长度 *@return node是子节点时返回路径长度，否则返回-1  */private int depth(AVLTree<T>node){int dep=0;while(node!=null&&this!=node){dep++;node=node.parent;}return node!=null?dep:-1;}/**在以当前节点为根节点的树中查找元素 * @return 若存在则返回元素所在的节点，否则空值 * */private AVLTree<T>rootFind(T t){if(t!=null&&data!=null){int cp=t.compareTo(data);if(cp==0)return this;if(cp>0)return rightChild==null?null:rightChild.rootFind(t);return leftChild==null?null:leftChild.rootFind(t);}return null;}/**在以当前节点为根节点的树中删除元素 * @return 新树的根节点 * */private AVLTree<T>rootDelete(T t){//查找元素t所在节点AVLTree<T>del=rootFind(t);//未找到if(del==null)return this;//删除元素值del.data=null;AVLTree<T>maxL=null,minR=null,updatePos=del;int dL,dR;//左子树的最大元素节点maxL=del.leftChild==null?null:del.leftChild.getMax();//右子树的最小元素节点minR=del.rightChild==null?null:del.rightChild.getMin();//del->maxL的距离，范围是-1，1，2...dL=del.depth(maxL);dR=del.depth(minR);if(minR==null&&maxL==null){updatePos=del.divFromParent();del.parent=null;}//左子树更高，或者待删除节点到maxL节点路径更长else if(dL>dR||(dL==dR&&del.getLeftHeight()>del.getRightHeight())){del.data=maxL.data;updatePos=maxL.divFromParent();if(maxL.leftChild!=null){if(dL==1)updatePos.leftChild=maxL.leftChild;elseupdatePos.rightChild=maxL.leftChild;maxL.leftChild.parent=updatePos;}}else{del.data=minR.data;updatePos=minR.divFromParent();if(minR.rightChild!=null){if(dR==1)updatePos.rightChild=minR.rightChild;elseupdatePos.leftChild=minR.rightChild;minR.rightChild.parent=updatePos;}}if(updatePos!=null){return updatePos.update();}return this;}/**当前节点与父节点脱离关系,仅改变父节点的高度，不对父节点做平衡调整 * @return 父节点 * */private AVLTree<T>divFromParent(){AVLTree<T>p=parent;if(parent!=null){if(parent.leftChild==this)parent.leftChild=null;elseparent.rightChild=null;parent.updateHeight();parent=null;}return p;}/**由当前节点开始更新，一直上溯到根节点 * @return 新树的根节点 * */private AVLTree<T>update(){if(data==null)return this;//当前节点更新AVLTree<T>root=rootUpdate();while(root.parent!=null){//更新父节点root=root.parent.rootUpdate();}return root;}/**对以当前节点为根节点的树, * 检查其左右子树有过变化之后是否不平衡， * 若然，则重新调整，使之平衡 * @return 新的根节点 */private AVLTree<T>rootUpdate(){//右子树的高度，若为空则为-1int Rh=getRightHeight(),Lh=getLeftHeight();//左子树高度AVLTree<T>root=this;//若树不平衡if(Lh-Rh==2){//左子树高度更大if(leftChild.getLeftHeight()>=leftChild.getRightHeight()){root=rotateLeft(this);//单旋转}else{rotateRight(leftChild);//双旋转root=rotateLeft(this);}}else if(Rh-Lh==2){//右子树高度更大if(rightChild.getLeftHeight()<=rightChild.getRightHeight()){root=rotateRight(this);}else{rotateLeft(rightChild);root=rotateRight(this);}}//树平衡，需更新高度root.updateHeight();return root;}/**更新当前高度*/private int updateHeight(){if(data==null){height=-1;return height;}int right=getRightHeight(),left=getLeftHeight();height=left>right?(1+left):(1+right);return height;}/** * 以当前节点为根节点插入新元素 * @return 新树的根节点 * */private AVLTree<T>rootInsert(T t){int cp=t.compareTo(data);//比较结果为0，则更新为新元素if(cp==0){data=t;return this;}//小于当前节点，则插入左子树if(cp<0){if(leftChild==null){leftChild=new AVLTree<T>(t);leftChild.parent=this;}else{leftChild.rootInsert(t);}}else{//新节点插入到右子树if(rightChild==null){rightChild=new AVLTree<T>(t);rightChild.parent=this;}else{rightChild.rootInsert(t);}}//插入左右子树后更新当前节点的高度return rootUpdate();}/**对tree和其左子树进行旋转; * 设left为tree左子树; * 即将tree变成left的右子树，left的右子树变成tree的新左子树 * @return 返回旋转后的根节点,即树原来的左子树 * */private static <T extends Comparable<T>> AVLTree<T> rotateLeft(AVLTree<T> tree) {if(tree==null||tree.leftChild==null)return tree;AVLTree<T>root=tree.leftChild;tree.leftChild=root.rightChild;if(tree.leftChild!=null)tree.leftChild.parent=tree;root.rightChild=tree;root.parent=tree.parent;tree.parent=root;if(root.parent!=null){if(root.parent.leftChild==tree)root.parent.leftChild=root;elseroot.parent.rightChild=root;}tree.updateHeight();root.updateHeight();return root;}/**对tree和其右子树进行旋转 * @return 返回旋转后的根节点,也即原树的右子节点 * */private static <T extends Comparable<T>> AVLTree<T> rotateRight(AVLTree<T> tree) {if(tree==null||tree.rightChild==null)return tree;AVLTree<T>root=tree.rightChild;tree.rightChild=root.leftChild;if(tree.rightChild!=null)tree.rightChild.parent=tree;root.leftChild=tree;root.parent=tree.parent;tree.parent=root;//使原先的树tree的父节点指向新的根节点,即rootif(root.parent!=null){if(root.parent.leftChild==tree)root.parent.leftChild=root;elseroot.parent.rightChild=root;}//更新高度tree.updateHeight();root.updateHeight();return root;}}