JavaScript实现树结构(二)

  • 2020 年 3 月 11 日
  • 笔记

JavaScript实现树结构(二)

一、二叉搜索树的封装

二叉树搜索树的基本属性

如图所示:二叉搜索树有四个最基本的属性:指向节点的(root),节点中的(key)、左指针(right)、右指针(right)。

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所以,二叉搜索树中除了定义root属性外,还应定义一个节点内部类,里面包含每个节点中的left、right和key三个属性:

    //封装二叉搜索树      function BinarySearchTree(){          //节点内部类        function Node(key){          this.key = key          this.left = null          this.right = null        }          //属性        this.root = null    }

二叉搜索树的常见操作:

  • insert(key):向树中插入一个新的键;
  • search(key):在树中查找一个键,如果节点存在,则返回true;如果不存在,则返回false;
  • inOrderTraverse:通过中序遍历方式遍历所有节点;
  • preOrderTraverse:通过先序遍历方式遍历所有节点;
  • postOrderTraverse:通过后序遍历方式遍历所有节点;
  • min:返回树中最小的值/键;
  • max:返回树中最大的值/键;
  • remove(key):从树中移除某个键;

1.插入数据

实现思路:

  • 首先根据传入的key创建节点对象;
  • 然后判断根节点是否存在,不存在时通过:this.root = newNode,直接把新节点作为二叉搜索树的根节点。
  • 若存在根节点则重新定义一个内部方法insertNode()用于查找插入点。
     //insert方法:对外向用户暴露的方法        BinarySearchTree.prototype.insert = function(key){          //1.根据key创建节点          let newNode = new Node(key)            //2.判断根节点是否存在          if (this.root == null) {            this.root = newNode            //根节点存在时          }else {            this.insertNode(this.root, newNode)          }        }  

内部方法insertNode()的实现思路:

根据比较传入的两个节点,一直查找新节点适合插入的位置,直到成功插入新节点为止。

当newNode.key < node.key向左查找:

  • 情况1:当node无左子节点时,直接插入:

  • 情况2:当node有左子节点时,递归调用insertNode(),直到遇到无左子节点成功插入newNode后,不再符合该情况,也就不再调用insertNode(),递归停止。

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当newNode.key >= node.key向右查找,与向左查找类似:

  • 情况1:当node无右子节点时,直接插入:

  • 情况2:当node有右子节点时,依然递归调用insertNode(),直到遇到传入insertNode方法的node无右子节点成功插入newNode为止:

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insertNode()代码实现:

      //内部使用的insertNode方法:用于比较节点从左边插入还是右边插入        BinarySearchTree.prototype.insertNode = function(node, newNode){          //当newNode.key < node.key向左查找  /*----------------------分支1:向左查找--------------------------*/          if(newNode.key < node.key){            //情况1:node无左子节点,直接插入  /*----------------------分支1.1--------------------------*/            if (node.left == null) {              node.left = newNode            //情况2:node有左子节点,递归调用insertNode(),直到遇到无左子节点成功插入newNode后,不再符合该情况,也就不再调用insertNode(),递归停止。  /*----------------------分支1.2--------------------------*/            }else{              this.insertNode(node.left, newNode)            }          //当newNode.key >= node.key向右查找  /*-----------------------分支2:向右查找--------------------------*/          }else{            //情况1:node无右子节点,直接插入  /*-----------------------分支2.1--------------------------*/            if(node.right == null){              node.right == newNode            //情况2:node有右子节点,依然递归调用insertNode(),直到遇到无右子节点成功插入newNode为止  /*-----------------------分支2.2--------------------------*/            }else{              this.insertNode(node.right, newNode)            }          }        }

过程详解:

为了更好理解以下列二叉搜索树为例:

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想要上述的二叉搜索树(蓝色)中插入数据10:

  • 先把key = 10 传入insert方法,由于存在根节点 9,所以直接调用insetNode方法,传入的参数:node = 9,newNode = 10;
  • 由于10 > 9,进入分支2,向右查找适合插入的位置;
  • 由于根节点 9 的右子节点存在且为 13 ,所以进入分支2.2,递归调用insertNode方法,传入的参数:node = 13,newNode = 10;
  • 由于 10 < 13 ,进入分支1,向左查找适合插入的位置;
  • 由于父节点 13 的左子节点存在且为11,所以进入分支1.2,递归调用insertNode方法,传入的参数:node = 11,newNode = 10;
  • 由于 10 < 11,进入分支1,向左查找适合插入的位置;
  • 由于父节点 11 的左子节点不存在,所以进入分支1.1,成功插入节点 10 。由于不符合分支1.2的条件所以不会继续调用insertNode方法,递归停止。

测试代码:

    //测试代码      //1.创建BinarySearchTree      let bst = new BinarySearchTree()        //2.插入数据      bst.insert(11);      bst.insert(7);      bst.insert(15);      bst.insert(5);      bst.insert(9);      console.log(bst);

应得到下图所示的二叉搜索树:

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测试结果

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2.遍历数据

这里所说的树的遍历不仅仅针对二叉搜索树,而是适用于所有的二叉树。由于树结构不是线性结构,所以遍历方式有多种选择,常见的三种二叉树遍历方式为:

  • 先序遍历;
  • 中序遍历;
  • 后序遍历;

还有层序遍历,使用较少。

2.1.先序遍历

先序遍历的过程为:

  • 首先,遍历根节点;
  • 然后,遍历其左子树;
  • 最后,遍历其右子树;

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如上图所示,二叉树的节点遍历顺序为:A -> B -> D -> H -> I -> E -> C -> F -> G。

代码实现:

      //先序遍历        //掺入一个handler函数方便之后对得到的key进行处理        BinarySearchTree.prototype.preOrderTraversal = function(handler){          this.preOrderTraversalNode(this.root, handler)        }          //封装内部方法,对某个节点进行遍历        BinarySearchTree.prototype.preOrderTraversalNode = function(node,handler){          if (node != null) {            //1.处理经过的节点            handler(node.key)  /*----------------------递归1----------------------------*/            //2.遍历左子树中的节点            this.preOrderTraversalNode(node.left, handler)  /*----------------------递归2----------------------------*/            //3.遍历右子树中的节点            this.preOrderTraversalNode(node.right, handler)          }        }

过程详解:

以遍历以下二叉搜索树为例:

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首先调用preOrderTraversal方法,在方法里再调用preOrderTraversalNode方法用于遍历二叉搜索树。在preOrderTraversalNode方法中,递归1负责遍历左子节点,递归2负责遍历右子节点。先执行递归1,执行过程如下图所示:

记:preOrderTraversalNode() 为 A()

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可以看到一共递归调用了4次方法A,分别传入11、7、5、3,最后遇到null不满足 node != null 条件结束递归1;注意此时只是执行完最开始的递归1,并没有执行递归2,并且递归1执行到null停止后要一层层地往上返回,按顺序将调用的函数压出函数调用栈。

关于函数调用栈:之前的四次递归共把4个函数压入了函数调用栈,现在递归执行完了一层层地把函数压出栈。

值得注意的是:每一层函数都只是执行完了递归1,当返回到该层函数时,比如A(3)要继续执行递归2遍历二叉搜索树中的右子节点;

在执行递归2的过程中会不断调用方法A,并依次执行递归1和递归2,以此类推直到遇到null不满足 node != null 条件为止,才停止递归并一层层返回,如此循环。同理A(5)层、A(7)层、A(11)层都要经历上述循环,直到将二叉搜索树中的节点全部遍历完为止。

具体过程如下图所示:

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测试代码:

    //测试代码      //1.创建BinarySearchTree      let bst = new BinarySearchTree()        //2.插入数据      bst.insert(11);      bst.insert(7);      bst.insert(15);      bst.insert(5);      bst.insert(3);      bst.insert(9);      bst.insert(8);      bst.insert(10);      bst.insert(13);      bst.insert(12);      bst.insert(14);      bst.insert(20);      bst.insert(18);      bst.insert(25);      bst.insert(6);        //3.测试遍历      let resultString = ""      //掺入处理节点值的处理函数      bst.preOrderTraversal(function(key){        resultString += key + "->"      })      alert(resultString)

应输出这样的顺序:11 -> 7 -> 5 -> 3 -> 6 -> 9 -> 8 -> 10 -> 15 -> 13 ->12 -> 14 -> 20 -> 18 -> 25 。

测试结果:

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2.2.中序遍历

实现思路:与先序遍历原理相同,只不过是遍历的顺序不一样了。

  • 首先,遍历其左子树;
  • 然后,遍历根(父)节点;
  • 最后,遍历其右子树;

代码实现:

      //中序遍历        BinarySearchTree.prototype.midOrderTraversal = function(handler){          this.midOrderTraversalNode(this.root, handler)        }          BinarySearchTree.prototype.midOrderTraversalNode = function(node, handler){          if (node != null) {            //1.遍历左子树中的节点            this.midOrderTraversalNode(node.left, handler)              //2.处理节点            handler(node.key)              //3.遍历右子树中的节点            this.midOrderTraversalNode(node.right, handler)          }        }

过程详解:

遍历的顺序应如下图所示:

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首先调用midOrderTraversal方法,在方法里再调用midOrderTraversalNode方法用于遍历二叉搜索树。先使用递归1遍历左子树中的节点;然后,处理父节点;最后,遍历右子树中的节点。

测试代码:

  //测试代码      //1.创建BinarySearchTree      let bst = new BinarySearchTree()        //2.插入数据      bst.insert(11);      bst.insert(7);      bst.insert(15);      bst.insert(5);      bst.insert(3);      bst.insert(9);      bst.insert(8);      bst.insert(10);      bst.insert(13);      bst.insert(12);      bst.insert(14);      bst.insert(20);      bst.insert(18);      bst.insert(25);      bst.insert(6);        //3.测试中序遍历      let resultString2 =""      bst.midOrderTraversal(function(key){        resultString2 += key + "->"      })      alert(resultString2)

输出节点的顺序应为:3 -> 5 -> 6 -> 7 -> 8 -> 9 -> 10 -> 11 -> 12 -> 13 -> 14 -> 15 -> 18 -> 20 -> 25 。

测试结果:

image-20200302112326786

2.3.后续遍历

实现思路:与先序遍历原理相同,只不过是遍历的顺序不一样了。

  • 首先,遍历其左子树;
  • 然后,遍历其右子树;
  • 最后,遍历根(父)节点;

代码实现:

      //后序遍历        BinarySearchTree.prototype.postOrderTraversal = function(handler){          this.postOrderTraversalNode(this.root, handler)        }          BinarySearchTree.prototype.postOrderTraversalNode = function(node, handler){          if (node != null) {            //1.遍历左子树中的节点            this.postOrderTraversalNode(node.left, handler)              //2.遍历右子树中的节点            this.postOrderTraversalNode(node.right, handler)              //3.处理节点            handler(node.key)          }        }

过程详解:

遍历的顺序应如下图所示:

image-20200302120246366

首先调用postOrderTraversal方法,在方法里再调用postOrderTraversalNode方法用于遍历二叉搜索树。先使用递归1遍历左子树中的节点;然后,遍历右子树中的节点;最后,处理父节点。

测试代码:

    //测试代码      //1.创建BinarySearchTree      let bst = new BinarySearchTree()        //2.插入数据      bst.insert(11);      bst.insert(7);      bst.insert(15);      bst.insert(5);      bst.insert(3);      bst.insert(9);      bst.insert(8);      bst.insert(10);      bst.insert(13);      bst.insert(12);      bst.insert(14);      bst.insert(20);      bst.insert(18);      bst.insert(25);      bst.insert(6);        //3.测试后序遍历      let resultString3 =""      bst.postOrderTraversal(function(key){        resultString3 += key + "->"      })      alert(resultString3)

输出节点的顺序应为:3 -> 6 -> 5 -> 8 -> 10 -> 9 -> 7 -> 12 -> 14 -> 13 -> 18 -> 25 -> 20 -> 15 -> 11 。

测试结果:

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总结:以遍历根(父)节点的顺序来区分三种遍历方式。比如:先序遍历先遍历根节点、中序遍历第二遍历根节点、后续遍历最后遍历根节点。

3.查找数据

3.1.查找最大值&最小值

在二叉搜索树中查找最值非常简单,最小值在二叉搜索树的最左边,最大值在二叉搜索树的最右边。只需要一直向左/右查找就能得到最值,如下图所示:

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代码实现:

      //寻找最大值        BinarySearchTree.prototype.max = function () {          //1.获取根节点          let node = this.root          //2.定义key保存节点值          let key = null          //3.依次向右不断查找,直到节点为null          while (node != null) {            key = node.key            node = node.right          }          return key        }          //寻找最小值        BinarySearchTree.prototype.min = function(){           //1.获取根节点           let node = this.root          //2.定义key保存节点值          let key = null          //3.依次向左不断查找,直到节点为null          while (node != null) {            key = node.key            node = node.left          }          return key        }

测试代码:

   //测试代码      //1.创建BinarySearchTree      let bst = new BinarySearchTree()        //2.插入数据      bst.insert(11);      bst.insert(7);      bst.insert(15);      bst.insert(5);      bst.insert(3);      bst.insert(9);      bst.insert(8);      bst.insert(10);      bst.insert(13);      bst.insert(12);      bst.insert(14);      bst.insert(20);      bst.insert(18);      bst.insert(25);      bst.insert(6);        //4.测试最值      console.log(bst.max());      console.log(bst.min());      

测试结果:

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3.2.查找特定值

查找二叉搜索树当中的特定值效率也非常高。只需要从根节点开始将需要查找节点的key值与之比较,若node.key < root则向左查找,若node.key > root就向右查找,直到找到或查找到null为止。这里可以使用递归实现,也可以采用循环来实现。

实现代码:

     //查找特定的key        BinarySearchTree.prototype.search = function(key){          //1.获取根节点          let node = this.root            //2.循环搜索key          while(node != null){            if (key < node.key) {              //小于根(父)节点就往左边找              node = node.left              //大于根(父)节点就往右边找            }else if(key > node.key){              node = node.right            }else{              return true            }          }          return false        }

测试代码:

    //测试代码      //1.创建BinarySearchTree      let bst = new BinarySearchTree()        //2.插入数据      bst.insert(11);      bst.insert(7);      bst.insert(15);      bst.insert(5);      bst.insert(3);      bst.insert(9);      bst.insert(8);      bst.insert(10);      bst.insert(13);      bst.insert(12);      bst.insert(14);      bst.insert(20);      bst.insert(18);      bst.insert(25);      bst.insert(6);        //3.测试搜索方法      console.log(bst.search(24));//false      console.log(bst.search(13));//true      console.log(bst.search(2));//false

测试结果:

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4.删除数据

实现思路:

第一步:先找到需要删除的节点,若没找到,则不需要删除;

首先定义变量current用于保存需要删除的节点、变量parent用于保存它的父节点、变量isLeftChild保存current是否为parent的左节点,这样方便之后删除节点时改变相关节点的指向。

实现代码:

        //1.1.定义变量          let current = this.root          let parent = null          let isLeftChild = true            //1.2.开始寻找删除的节点          while (current.key != key) {            parent = current            // 小于则往左查找            if (key < current.key) {              isLeftChild = true              current = current.left            } else{              isLeftChild = false              current = current.rigth            }            //找到最后依然没有找到相等的节点            if (current == null) {              return false            }          }          //结束while循环后:current.key = key

第二步:删除找到的指定节点,后分3种情况:

  • 删除叶子节点;
  • 删除只有一个子节点的节点;
  • 删除有两个子节点的节点;
4.1.情况1:没有子节点

没有子节点时也有两种情况:

当该叶子节点为根节点时,如下图所示,此时current == this.root,直接通过:this.root = null,删除根节点。

image-20200302154316749

当该叶子节点不为根节点时也有两种情况,如下图所示:

image-20200302154019653

若current = 8,可以通过:parent.left = null,删除节点8;

若current = 10,可以通过:parent.right = null,删除节点10;

代码实现:

        //情况1:删除的是叶子节点(没有子节点)          if (current.left == null && current.right ==null) {            if (current == this.root) {              this.root = null            }else if(isLeftChild){              parent.left = null            }else {              parent.right =null            }          }
4.2.情况2:有一个子节点

有六种情况分别是:

当current存在左子节点时(current.right == null):

  • 情况1:current为根节点(current == this.root),如节点11,此时通过:this.root = current.left,删除根节点11;

  • 情况2:current为父节点parent的左子节点(isLeftChild == true),如节点5,此时通过:parent.left = current.left,删除节点5;
  • 情况3:current为父节点parent的右子节点(isLeftChild == false),如节点9,此时通过:parent.right = current.left,删除节点9;

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当current存在右子节点时(current.left = null):

  • 情况4:current为根节点(current == this.root),如节点11,此时通过:this.root = current.right,删除根节点11。

  • 情况5:current为父节点parent的左子节点(isLeftChild == true),如节点5,此时通过:parent.left = current.right,删除节点5;
  • 情况6:current为父节点parent的右子节点(isLeftChild == false),如节点9,此时通过:parent.right = current.right,删除节点9;

image-20200302172527722

实现代码:

        //情况2:删除的节点有一个子节点          //当current存在左子节点时          else if(current.right == null){              if (current == this.root) {                this.root = current.left              } else if(isLeftChild) {                  parent.left = current.left              } else{                  parent.right = current.left              }          //当current存在右子节点时        } else if(current.left == null){              if (current == this.root) {                this.root = current.rigth              } else if(isLeftChild) {                  parent.left = current.right              } else{                  parent.right = current.right              }        }
4.3.情况3:有两个子节点

这种情况十分复杂,首先依据以下二叉搜索树,讨论这样的问题:

image-20200302181849832

删除节点9

在保证删除节点9后原二叉树仍为二叉搜索树的前提下,有两种方式:

  • 方式1:从节点9的左子树中选择一合适的节点替代节点9,可知节点8符合要求;
  • 方式2:从节点9的右子树中选择一合适的节点替代节点9,可知节点10符合要求;

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删除节点7

在保证删除节点7后原二叉树仍为二叉搜索树的前提下,也有两种方式:

  • 方式1:从节点7的左子树中选择一合适的节点替代节点7,可知节点5符合要求;
  • 方式2:从节点7的右子树中选择一合适的节点替代节点7,可知节点8符合要求;

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删除节点15

在保证删除节点15后原树二叉树仍为二叉搜索树的前提下,同样有两种方式:

  • 方式1:从节点15的左子树中选择一合适的节点替代节点15,可知节点14符合要求;
  • 方式2:从节点15的右子树中选择一合适的节点替代节点15,可知节点18符合要求;

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相信你已经发现其中的规律了!

规律总结:如果要删除的节点有两个子节点,甚至子节点还有子节点,这种情况下需要从要删除节点下面的子节点中找到一个合适的节点,来替换当前的节点。

若用current表示需要删除的节点,则合适的节点指的是:

  • current左子树中比current小一点点的节点,即current左子树中的最大值
  • current右子树中比current大一点点的节点,即current右子树中的最小值

前驱&后继

在二叉搜索树中,这两个特殊的节点有特殊的名字:

  • 比current小一点点的节点,称为current节点的前驱。比如下图中的节点5就是节点7的前驱;
  • 比current大一点点的节点,称为current节点的后继。比如下图中的节点8就是节点7的后继;

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代码实现:

  • 查找需要被删除的节点current的后继时,需要在current的右子树中查找最小值,即在current的右子树中一直向左遍历查找;

  • 查找前驱时,则需要在current的左子树中查找最大值,即在current的左子树中一直向右遍历查找。

下面只讨论查找current后继的情况,查找前驱的原理相同,这里暂不讨论。

4.4.完整实现
      //删除节点        BinarySearchTree.prototype.remove = function(key){  /*------------------------------1.寻找要删除的节点---------------------------------*/          //1.1.定义变量current保存删除的节点,parent保存它的父节点。isLeftChild保存current是否为parent的左节点          let current = this.root          let parent = null          let isLeftChild = true            //1.2.开始寻找删除的节点          while (current.key != key) {            parent = current            // 小于则往左查找            if (key < current.key) {              isLeftChild = true              current = current.left            } else{              isLeftChild = false              current = current.right            }            //找到最后依然没有找到相等的节点            if (current == null) {              return false            }          }          //结束while循环后:current.key = key    /*------------------------------2.根据对应情况删除节点------------------------------*/          //情况1:删除的是叶子节点(没有子节点)          if (current.left == null && current.right ==null) {            if (current == this.root) {              this.root = null            }else if(isLeftChild){              parent.left = null            }else {              parent.right =null            }          }          //情况2:删除的节点有一个子节点          //当current存在左子节点时          else if(current.right == null){              if (current == this.root) {                this.root = current.left              } else if(isLeftChild) {                  parent.left = current.left              } else{                  parent.right = current.left              }          //当current存在右子节点时        } else if(current.left == null){              if (current == this.root) {                this.root = current.right              } else if(isLeftChild) {                  parent.left = current.right              } else{                  parent.right = current.right              }        }          //情况3:删除的节点有两个子节点          else{            //1.获取后继节点            let successor = this.getSuccessor(current)              //2.判断是否根节点            if (current == this.root) {              this.root = successor            }else if (isLeftChild){              parent.left = successor            }else{              parent.right = successor            }              //3.将后继的左子节点改为被删除节点的左子节点            successor.left = current.left          }        }          //封装查找后继的方法        BinarySearchTree.prototype.getSuccessor = function(delNode){          //1.定义变量,保存找到的后继          let successor = delNode          let current = delNode.right          let successorParent = delNode            //2.循环查找current的右子树节点          while(current != null){            successorParent = successor            successor = current            current = current.left          }            //3.判断寻找到的后继节点是否直接就是删除节点的right节点          if(successor != delNode.right){            successorParent.left = successor.right            successor.right = delNode.right          }          return successor        }

测试代码:

   //测试代码      //1.创建BinarySearchTree      let bst = new BinarySearchTree()        //2.插入数据      bst.insert(11);      bst.insert(7);      bst.insert(15);      bst.insert(5);      bst.insert(3);      bst.insert(9);      bst.insert(8);      bst.insert(10);      bst.insert(13);      bst.insert(12);      bst.insert(14);      bst.insert(20);      bst.insert(18);      bst.insert(25);      bst.insert(6);      bst.insert(19);       //3.测试删除代码      //删除没有子节点的节点      bst.remove(3)      bst.remove(8)      bst.remove(10)        //删除有一个子节点的节点      bst.remove(5)      bst.remove(19)        //删除有两个子节点的节点      bst.remove(9)      bst.remove(7)      bst.remove(15)        //遍历二叉搜索树并输出      let resultString = ""      bst.midOrderTraversal(function(key){        resultString += key + "->"      })      alert(resultString)  

测试结果:

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可见三种情况的节点都被成功删除了。

5.二叉搜索树完整封装

    //封装二叉搜索树      function BinarySearchTree(){          //节点内部类        function Node(key){          this.key = key          this.left = null          this.right = null        }          //属性        this.root = null          //方法        //一.插入数据:insert方法:对外向用户暴露的方法        BinarySearchTree.prototype.insert = function(key){          //1.根据key创建节点          let newNode = new Node(key)            //2.判断根节点是否存在          if (this.root == null) {            this.root = newNode            //根节点存在时          }else {            this.insertNode(this.root, newNode)          }        }          //内部使用的insertNode方法:用于比较节点从左边插入还是右边插入        BinarySearchTree.prototype.insertNode = function(node, newNode){          //当newNode.key < node.key向左查找          if(newNode.key < node.key){            //情况1:node无左子节点,直接插入            if (node.left == null) {              node.left = newNode            //情况2:node有左子节点,递归调用insertNode(),直到遇到无左子节点成功插入newNode后,不再符合该情况,也就不再调用insertNode(),递归停止。            }else{              this.insertNode(node.left, newNode)            }          //当newNode.key >= node.key向右查找          }else{            //情况1:node无右子节点,直接插入            if(node.right == null){              node.right = newNode            //情况2:node有右子节点,依然递归调用insertNode(),直到遇到无右子节点成功插入newNode为止            }else{              this.insertNode(node.right, newNode)            }          }        }          //二.树的遍历        //1.先序遍历        //掺入一个handler函数对得到的key进行处理        BinarySearchTree.prototype.preOrderTraversal = function(handler){          this.preOrderTraversalNode(this.root, handler)        }          //封装内部方法,对某个节点进行遍历        BinarySearchTree.prototype.preOrderTraversalNode = function(node,handler){          if (node != null) {            //1.处理经过的节点            handler(node.key)              //2.遍历经过节点的左子节点            this.preOrderTraversalNode(node.left, handler)              //3.遍历经过节点的右子节点            this.preOrderTraversalNode(node.right, handler)          }        }          //2.中序遍历        BinarySearchTree.prototype.midOrderTraversal = function(handler){          this.midOrderTraversalNode(this.root, handler)        }          BinarySearchTree.prototype.midOrderTraversalNode = function(node, handler){          if (node != null) {            //1.遍历左子树中的节点            this.midOrderTraversalNode(node.left, handler)              //2.处理节点            handler(node.key)              //3.遍历右子树中的节点            this.midOrderTraversalNode(node.right, handler)          }        }          //3.后序遍历        BinarySearchTree.prototype.postOrderTraversal = function(handler){          this.postOrderTraversalNode(this.root, handler)        }          BinarySearchTree.prototype.postOrderTraversalNode = function(node, handler){          if (node != null) {            //1.遍历左子树中的节点            this.postOrderTraversalNode(node.left, handler)              //2.遍历右子树中的节点            this.postOrderTraversalNode(node.right, handler)              //3.处理节点            handler(node.key)          }        }          //三.寻找最值        //寻找最大值        BinarySearchTree.prototype.max = function () {          //1.获取根节点          let node = this.root          //2.定义key保存节点值          let key = null          //3.依次向右不断查找,直到节点为null          while (node != null) {            key = node.key            node = node.right          }          return key        }          //寻找最小值        BinarySearchTree.prototype.min = function(){           //1.获取根节点           let node = this.root          //2.定义key保存节点值          let key = null          //3.依次向左不断查找,直到节点为null          while (node != null) {            key = node.key            node = node.left          }          return key        }          //查找特定的key        BinarySearchTree.prototype.search = function(key){          //1.获取根节点          let node = this.root            //2.循环搜索key          while(node != null){            if (key < node.key) {              //小于根(父)节点就往左边找              node = node.left              //大于根(父)节点就往右边找            }else if(key > node.key){              node = node.right            }else{              return true            }          }          return false        }          //四.删除节点        BinarySearchTree.prototype.remove = function(key){  /*------------------------------1.寻找要删除的节点---------------------------------*/          //1.1.定义变量current保存删除的节点,parent保存它的父节点。isLeftChild保存current是否为parent的左节点          let current = this.root          let parent = null          let isLeftChild = true            //1.2.开始寻找删除的节点          while (current.key != key) {            parent = current            // 小于则往左查找            if (key < current.key) {              isLeftChild = true              current = current.left            } else{              isLeftChild = false              current = current.right            }            //找到最后依然没有找到相等的节点            if (current == null) {              return false            }          }          //结束while循环后:current.key = key    /*------------------------------2.根据对应情况删除节点------------------------------*/          //情况1:删除的是叶子节点(没有子节点)          if (current.left == null && current.right ==null) {            if (current == this.root) {              this.root = null            }else if(isLeftChild){              parent.left = null            }else {              parent.right =null            }          }          //情况2:删除的节点有一个子节点          //当current存在左子节点时          else if(current.right == null){              if (current == this.root) {                this.root = current.left              } else if(isLeftChild) {                  parent.left = current.left              } else{                  parent.right = current.left              }          //当current存在右子节点时        } else if(current.left == null){              if (current == this.root) {                this.root = current.right              } else if(isLeftChild) {                  parent.left = current.right              } else{                  parent.right = current.right              }        }          //情况3:删除的节点有两个子节点          else{            //1.获取后继节点            let successor = this.getSuccessor(current)              //2.判断是否根节点            if (current == this.root) {              this.root = successor            }else if (isLeftChild){              parent.left = successor            }else{              parent.right = successor            }              //3.将后继的左子节点改为被删除节点的左子节点            successor.left = current.left          }        }          //封装查找后继的方法        BinarySearchTree.prototype.getSuccessor = function(delNode){          //1.定义变量,保存找到的后继          let successor = delNode          let current = delNode.right          let successorParent = delNode            //2.循环查找current的右子树节点          while(current != null){            successorParent = successor            successor = current            current = current.left          }            //3.判断寻找到的后继节点是否直接就是删除节点的right节点          if(successor != delNode.right){            successorParent.left = successor.right            successor.right = delNode.right          }          return successor        }      }

二、平衡树

二叉搜索树的缺陷:

当插入的数据是有序的数据,就会造成二叉搜索树的深度过大。比如原二叉搜索树右 11 7 15 组成,如下图所示:

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当插入一组有序数据:6 5 4 3 2就会变成深度过大的搜索二叉树,会严重影响二叉搜索树的性能。

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非平衡树

  • 比较好的二叉搜索树,它的数据应该是左右均匀分布的;
  • 但是插入连续数据后,二叉搜索树中的数据分布就变得不均匀了,我们称这种树为非平衡树
  • 对于一棵平衡二叉树来说,插入/查找等操作的效率是O(logN)
  • 而对于一棵非平衡二叉树来说,相当于编写了一个链表,查找效率变成了O(N);

树的平衡性

为了能以较快的时间O(logN)来操作一棵树,我们需要保证树总是平衡的:

  • 起码大部分是平衡的,此时的时间复杂度也是接近O(logN)的;
  • 这就要求树中每个节点左边的子孙节点的个数,应该尽可能地等于右边的子孙节点的个数;

常见的平衡树

  • AVL树:是最早的一种平衡树,它通过在每个节点多存储一个额外的数据来保持树的平衡。由于AVL树是平衡树,所以它的时间复杂度也是O(logN)。但是它的整体效率不如红黑树,开发中比较少用。
  • 红黑树:同样通过一些特性来保持树的平衡,时间复杂度也是O(logN)。进行插入/删除等操作时,性能优于AVL树,所以平衡树的应用基本都是红黑树。

参考资料:JavaScript数据结构与算法