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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

2019-11-26 10:04:56
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供稿:网友

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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