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Java实现二叉树的深度优先遍历和广度优先遍历算法示例
类别:Java编程   作者:码皇   来源:互联网   点击:

这篇文章主要介绍了Java实现二叉树的深度优先遍历和广度优先遍历算法,结合实例形式详细分析了二叉树的定义、深度优先遍历与广度优先遍历算法原理与相关操作实现技巧,需要的朋友可以参考下

本文实例讲述了Java实现二叉树的深度优先遍历和广度优先遍历算法。分享给大家供大家参考,具体如下:

1. 分析

二叉树的深度优先遍历的非递归的通用做法是采用栈,广度优先遍历的非递归的通用做法是采用队列。

深度优先遍历:对每一个可能的分支路径深入到不能再深入为止,而且每个结点只能访问一次。要特别注意的是,二叉树的深度优先遍历比较特殊,可以细分为先序遍历、中序遍历、后序遍历。具体说明如下:

先序遍历:对任一子树,先访问根,然后遍历其左子树,最后遍历其右子树。

中序遍历:对任一子树,先遍历其左子树,然后访问根,最后遍历其右子树。

后序遍历:对任一子树,先遍历其左子树,然后遍历其右子树,最后访问根。

广度优先遍历:又叫层次遍历,从上往下对每一层依次访问,在每一层中,从左往右(也可以从右往左)访问结点,访问完一层就进入下一层,直到没有结点可以访问为止。

2. 举例说明

对下图所示的二叉排序树进行遍历,要求使用先序遍历(递归、非递归)、中序遍历(递归、非递归)、后序遍历(递归、非递归)和广度优先遍历。

① 参考代码

    package BinaryTreeTraverseTest;
    import java.util.LinkedList;
    import java.util.Queue;
    /** * 二叉树的深度优先遍历和广度优先遍历 * @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("先序遍历(递归):");
    tree.preOrderTraverse(tree.getRoot());
    System.out.println();
    System.out.print("中序遍历(递归):");
    tree.inOrderTraverse(tree.getRoot());
    System.out.println();
    System.out.print("后序遍历(递归):");
    tree.postOrderTraverse(tree.getRoot());
    System.out.println();
    System.out.print("先序遍历(非递归):");
    tree.preOrderTraverseNoRecursion(tree.getRoot());
    System.out.println();
    System.out.print("中序遍历(非递归):");
    tree.inOrderTraverseNoRecursion(tree.getRoot());
    System.out.println();
    System.out.print("后序遍历(非递归):");
    tree.postOrderTraverseNoRecursion(tree.getRoot());
    System.out.println();
    System.out.print("广度优先遍历:");
    tree.breadthFirstTraverse(tree.getRoot());
    }
    }
    /** * 结点 */class Node<E extends Comparable<E>> {
    E value;
    Node<E> left;
    Node<E> right;
    Node(E value) {
    this.value = value;
    left = null;
    right = null;
    }
    }
    /** * 使用一个先序序列构建一棵二叉排序树(又称二叉查找树) */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;
    }
    /** * 先序遍历二叉树(递归) * @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);
    }
    /** * 中序遍历二叉树(递归) * @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);
    }
    /** * 后序遍历二叉树(递归) * @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 + " ");
    }
    /** * 先序遍历二叉树(非递归) * @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);
    }
    }
    /** * 中序遍历二叉树(非递归) * @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()) {
    // 一直循环到二叉排序树最左端的叶子结点(currentNode是null) while (currentNode != null) {
    stack.push(currentNode);
    currentNode = currentNode.left;
    }
    currentNode = stack.pop();
    System.out.print(currentNode.value + " ");
    currentNode = currentNode.right;
    }
    }
    /** * 后序遍历二叉树(非递归) * @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()) {
    // 一直循环到二叉排序树最左端的叶子结点(currentNode是null) while (currentNode != null) {
    stack.push(currentNode);
    currentNode = currentNode.left;
    }
    currentNode = stack.pop();
    // 当前结点没有右结点或上一个结点(已经输出的结点)是当前结点的右结点,则输出当前结点 while (currentNode.right == null || currentNode.right == rightNode) {
    System.out.print(currentNode.value + " ");
    rightNode = currentNode;
    if (stack.isEmpty()) {
    return;
    //root以输出,则遍历结束 }
    currentNode = stack.pop();
    }
    stack.push(currentNode);
    //还有右结点没有遍历 currentNode = currentNode.right;
    }
    }
    /** * 广度优先遍历二叉树,又称层次遍历二叉树 * @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 输出结果

先序遍历(递归):35 20 15 16 29 28 30 40 50 45 55
中序遍历(递归):15 16 20 28 29 30 35 40 45 50 55
后序遍历(递归):16 15 28 30 29 20 45 55 50 40 35
先序遍历(非递归):35 20 15 16 29 28 30 40 50 45 55
中序遍历(非递归):15 16 20 28 29 30 35 40 45 50 55
后序遍历(非递归):16 15 28 30 29 20 45 55 50 40 35
广度优先遍历:35 20 40 15 29 50 16 28 30 45 55

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希望本文所述对大家java程序设计有所帮助。

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