Java實(shí)現(xiàn)二叉樹的深度優(yōu)先遍歷和廣度優(yōu)先遍歷算法示例
本文實(shí)例講述了Java實(shí)現(xiàn)二叉樹的深度優(yōu)先遍歷和廣度優(yōu)先遍歷算法。分享給大家供大家參考,具體如下:
1. 分析
二叉樹的深度優(yōu)先遍歷的非遞歸的通用做法是采用棧,廣度優(yōu)先遍歷的非遞歸的通用做法是采用隊(duì)列。
深度優(yōu)先遍歷:對(duì)每一個(gè)可能的分支路徑深入到不能再深入為止,而且每個(gè)結(jié)點(diǎn)只能訪問一次。要特別注意的是,二叉樹的深度優(yōu)先遍歷比較特殊,可以細(xì)分為先序遍歷、中序遍歷、后序遍歷。具體說明如下:
先序遍歷:對(duì)任一子樹,先訪問根,然后遍歷其左子樹,最后遍歷其右子樹。
中序遍歷:對(duì)任一子樹,先遍歷其左子樹,然后訪問根,最后遍歷其右子樹。
后序遍歷:對(duì)任一子樹,先遍歷其左子樹,然后遍歷其右子樹,最后訪問根。
廣度優(yōu)先遍歷:又叫層次遍歷,從上往下對(duì)每一層依次訪問,在每一層中,從左往右(也可以從右往左)訪問結(jié)點(diǎn),訪問完一層就進(jìn)入下一層,直到?jīng)]有結(jié)點(diǎn)可以訪問為止。
2. 舉例說明
對(duì)下圖所示的二叉排序樹進(jìn)行遍歷,要求使用先序遍歷(遞歸、非遞歸)、中序遍歷(遞歸、非遞歸)、后序遍歷(遞歸、非遞歸)和廣度優(yōu)先遍歷。

① 參考代碼
package BinaryTreeTraverseTest;
import java.util.LinkedList;
import java.util.Queue;
/**
* 二叉樹的深度優(yōu)先遍歷和廣度優(yōu)先遍歷
* @author Fantasy
* @version 1.0 2016/10/05 - 2016/10/07
*/
public class BinaryTreeTraverseTest {
public static void main(String[] args) {
BinarySortTree<Integer> tree = new BinarySortTree<Integer>();
tree.insertNode(35);
tree.insertNode(20);
tree.insertNode(15);
tree.insertNode(16);
tree.insertNode(29);
tree.insertNode(28);
tree.insertNode(30);
tree.insertNode(40);
tree.insertNode(50);
tree.insertNode(45);
tree.insertNode(55);
System.out.print("先序遍歷(遞歸):");
tree.preOrderTraverse(tree.getRoot());
System.out.println();
System.out.print("中序遍歷(遞歸):");
tree.inOrderTraverse(tree.getRoot());
System.out.println();
System.out.print("后序遍歷(遞歸):");
tree.postOrderTraverse(tree.getRoot());
System.out.println();
System.out.print("先序遍歷(非遞歸):");
tree.preOrderTraverseNoRecursion(tree.getRoot());
System.out.println();
System.out.print("中序遍歷(非遞歸):");
tree.inOrderTraverseNoRecursion(tree.getRoot());
System.out.println();
System.out.print("后序遍歷(非遞歸):");
tree.postOrderTraverseNoRecursion(tree.getRoot());
System.out.println();
System.out.print("廣度優(yōu)先遍歷:");
tree.breadthFirstTraverse(tree.getRoot());
}
}
/**
* 結(jié)點(diǎn)
*/
class Node<E extends Comparable<E>> {
E value;
Node<E> left;
Node<E> right;
Node(E value) {
this.value = value;
left = null;
right = null;
}
}
/**
* 使用一個(gè)先序序列構(gòu)建一棵二叉排序樹(又稱二叉查找樹)
*/
class BinarySortTree<E extends Comparable<E>> {
private Node<E> root;
BinarySortTree() {
root = null;
}
public void insertNode(E value) {
if (root == null) {
root = new Node<E>(value);
return;
}
Node<E> currentNode = root;
while (true) {
if (value.compareTo(currentNode.value) > 0) {
if (currentNode.right == null) {
currentNode.right = new Node<E>(value);
break;
}
currentNode = currentNode.right;
} else {
if (currentNode.left == null) {
currentNode.left = new Node<E>(value);
break;
}
currentNode = currentNode.left;
}
}
}
public Node<E> getRoot(){
return root;
}
/**
* 先序遍歷二叉樹(遞歸)
* @param node
*/
public void preOrderTraverse(Node<E> node) {
System.out.print(node.value + " ");
if (node.left != null)
preOrderTraverse(node.left);
if (node.right != null)
preOrderTraverse(node.right);
}
/**
* 中序遍歷二叉樹(遞歸)
* @param node
*/
public void inOrderTraverse(Node<E> node) {
if (node.left != null)
inOrderTraverse(node.left);
System.out.print(node.value + " ");
if (node.right != null)
inOrderTraverse(node.right);
}
/**
* 后序遍歷二叉樹(遞歸)
* @param node
*/
public void postOrderTraverse(Node<E> node) {
if (node.left != null)
postOrderTraverse(node.left);
if (node.right != null)
postOrderTraverse(node.right);
System.out.print(node.value + " ");
}
/**
* 先序遍歷二叉樹(非遞歸)
* @param root
*/
public void preOrderTraverseNoRecursion(Node<E> root) {
LinkedList<Node<E>> stack = new LinkedList<Node<E>>();
Node<E> currentNode = null;
stack.push(root);
while (!stack.isEmpty()) {
currentNode = stack.pop();
System.out.print(currentNode.value + " ");
if (currentNode.right != null)
stack.push(currentNode.right);
if (currentNode.left != null)
stack.push(currentNode.left);
}
}
/**
* 中序遍歷二叉樹(非遞歸)
* @param root
*/
public void inOrderTraverseNoRecursion(Node<E> root) {
LinkedList<Node<E>> stack = new LinkedList<Node<E>>();
Node<E> currentNode = root;
while (currentNode != null || !stack.isEmpty()) {
// 一直循環(huán)到二叉排序樹最左端的葉子結(jié)點(diǎn)(currentNode是null)
while (currentNode != null) {
stack.push(currentNode);
currentNode = currentNode.left;
}
currentNode = stack.pop();
System.out.print(currentNode.value + " ");
currentNode = currentNode.right;
}
}
/**
* 后序遍歷二叉樹(非遞歸)
* @param root
*/
public void postOrderTraverseNoRecursion(Node<E> root) {
LinkedList<Node<E>> stack = new LinkedList<Node<E>>();
Node<E> currentNode = root;
Node<E> rightNode = null;
while (currentNode != null || !stack.isEmpty()) {
// 一直循環(huán)到二叉排序樹最左端的葉子結(jié)點(diǎn)(currentNode是null)
while (currentNode != null) {
stack.push(currentNode);
currentNode = currentNode.left;
}
currentNode = stack.pop();
// 當(dāng)前結(jié)點(diǎn)沒有右結(jié)點(diǎn)或上一個(gè)結(jié)點(diǎn)(已經(jīng)輸出的結(jié)點(diǎn))是當(dāng)前結(jié)點(diǎn)的右結(jié)點(diǎn),則輸出當(dāng)前結(jié)點(diǎn)
while (currentNode.right == null || currentNode.right == rightNode) {
System.out.print(currentNode.value + " ");
rightNode = currentNode;
if (stack.isEmpty()) {
return; //root以輸出,則遍歷結(jié)束
}
currentNode = stack.pop();
}
stack.push(currentNode); //還有右結(jié)點(diǎn)沒有遍歷
currentNode = currentNode.right;
}
}
/**
* 廣度優(yōu)先遍歷二叉樹,又稱層次遍歷二叉樹
* @param node
*/
public void breadthFirstTraverse(Node<E> root) {
Queue<Node<E>> queue = new LinkedList<Node<E>>();
Node<E> currentNode = null;
queue.offer(root);
while (!queue.isEmpty()) {
currentNode = queue.poll();
System.out.print(currentNode.value + " ");
if (currentNode.left != null)
queue.offer(currentNode.left);
if (currentNode.right != null)
queue.offer(currentNode.right);
}
}
}
② 輸出結(jié)果
先序遍歷(遞歸):35 20 15 16 29 28 30 40 50 45 55
中序遍歷(遞歸):15 16 20 28 29 30 35 40 45 50 55
后序遍歷(遞歸):16 15 28 30 29 20 45 55 50 40 35
先序遍歷(非遞歸):35 20 15 16 29 28 30 40 50 45 55
中序遍歷(非遞歸):15 16 20 28 29 30 35 40 45 50 55
后序遍歷(非遞歸):16 15 28 30 29 20 45 55 50 40 35
廣度優(yōu)先遍歷:35 20 40 15 29 50 16 28 30 45 55
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