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Co-authored-by: krahets <krahets@163.com>

ja/codes/cpp/chapter_tree/binary_search_tree.cpp

@@ -0,0 +1,170 @@
+/**
+ * File: binary_search_tree.cpp
+ * Created Time: 2022-11-25
+ * Author: krahets (krahets@163.com)
+ */
+
+#include "../utils/common.hpp"
+
+/* 二分探索木 */
+class BinarySearchTree {
+  private:
+    TreeNode *root;
+
+  public:
+    /* コンストラクタ */
+    BinarySearchTree() {
+        // 空の木を初期化
+        root = nullptr;
+    }
+
+    /* デストラクタ */
+    ~BinarySearchTree() {
+        freeMemoryTree(root);
+    }
+
+    /* 二分木のルートノードを取得 */
+    TreeNode *getRoot() {
+        return root;
+    }
+
+    /* ノードを検索 */
+    TreeNode *search(int num) {
+        TreeNode *cur = root;
+        // ループで検索、葉ノードを通り過ぎたら終了
+        while (cur != nullptr) {
+            // 目標ノードはcurの右部分木にある
+            if (cur->val < num)
+                cur = cur->right;
+            // 目標ノードはcurの左部分木にある
+            else if (cur->val > num)
+                cur = cur->left;
+            // 目標ノードを見つけた、ループを抜ける
+            else
+                break;
+        }
+        // 目標ノードを返す
+        return cur;
+    }
+
+    /* ノードを挿入 */
+    void insert(int num) {
+        // 木が空の場合、ルートノードを初期化
+        if (root == nullptr) {
+            root = new TreeNode(num);
+            return;
+        }
+        TreeNode *cur = root, *pre = nullptr;
+        // ループで検索、葉ノードを通り過ぎたら終了
+        while (cur != nullptr) {
+            // 重複ノードを見つけた場合、戻る
+            if (cur->val == num)
+                return;
+            pre = cur;
+            // 挿入位置はcurの右部分木にある
+            if (cur->val < num)
+                cur = cur->right;
+            // 挿入位置はcurの左部分木にある
+            else
+                cur = cur->left;
+        }
+        // ノードを挿入
+        TreeNode *node = new TreeNode(num);
+        if (pre->val < num)
+            pre->right = node;
+        else
+            pre->left = node;
+    }
+
+    /* ノードを削除 */
+    void remove(int num) {
+        // 木が空の場合、戻る
+        if (root == nullptr)
+            return;
+        TreeNode *cur = root, *pre = nullptr;
+        // ループで検索、葉ノードを通り過ぎたら終了
+        while (cur != nullptr) {
+            // 削除するノードを見つけた、ループを抜ける
+            if (cur->val == num)
+                break;
+            pre = cur;
+            // 削除するノードはcurの右部分木にある
+            if (cur->val < num)
+                cur = cur->right;
+            // 削除するノードはcurの左部分木にある
+            else
+                cur = cur->left;
+        }
+        // 削除するノードがない場合、戻る
+        if (cur == nullptr)
+            return;
+        // 子ノード数 = 0 または 1
+        if (cur->left == nullptr || cur->right == nullptr) {
+            // 子ノード数 = 0 / 1の場合、child = nullptr / その子ノード
+            TreeNode *child = cur->left != nullptr ? cur->left : cur->right;
+            // ノードcurを削除
+            if (cur != root) {
+                if (pre->left == cur)
+                    pre->left = child;
+                else
+                    pre->right = child;
+            } else {
+                // 削除されるノードがルートの場合、ルートを再割り当て
+                root = child;
+            }
+            // メモリを解放
+            delete cur;
+        }
+        // 子ノード数 = 2
+        else {
+            // curの中順走査の次のノードを取得
+            TreeNode *tmp = cur->right;
+            while (tmp->left != nullptr) {
+                tmp = tmp->left;
+            }
+            int tmpVal = tmp->val;
+            // ノードtmpを再帰的に削除
+            remove(tmp->val);
+            // curをtmpで置き換え
+            cur->val = tmpVal;
+        }
+    }
+};
+
+/* ドライバーコード */
+int main() {
+    /* 二分探索木を初期化 */
+    BinarySearchTree *bst = new BinarySearchTree();
+    // 異なる挿入順序は様々な木構造を生み出すことに注意。この特定の順序は完全二分木を作成します
+    vector<int> nums = {8, 4, 12, 2, 6, 10, 14, 1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15};
+    for (int num : nums) {
+        bst->insert(num);
+    }
+    cout << endl << "初期化された二分木は\n" << endl;
+    printTree(bst->getRoot());
+
+    /* ノードを検索 */
+    TreeNode *node = bst->search(7);
+    cout << endl << "見つかったノードオブジェクトは " << node << "、ノード値 =" << node->val << endl;
+
+    /* ノードを挿入 */
+    bst->insert(16);
+    cout << endl << "ノード 16 を挿入後、二分木は\n" << endl;
+    printTree(bst->getRoot());
+
+    /* ノードを削除 */
+    bst->remove(1);
+    cout << endl << "ノード 1 を削除後、二分木は\n" << endl;
+    printTree(bst->getRoot());
+    bst->remove(2);
+    cout << endl << "ノード 2 を削除後、二分木は\n" << endl;
+    printTree(bst->getRoot());
+    bst->remove(4);
+    cout << endl << "ノード 4 を削除後、二分木は\n" << endl;
+    printTree(bst->getRoot());
+
+    // メモリを解放
+    delete bst;
+
+    return 0;
+}