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

ja/codes/java/chapter_tree/binary_search_tree.java

@@ -0,0 +1,158 @@
+/**
+ * File: binary_search_tree.java
+ * Created Time: 2022-11-25
+ * Author: krahets (krahets@163.com)
+ */
+
+package chapter_tree;
+
+import utils.*;
+
+/* 二分探索木 */
+class BinarySearchTree {
+    private TreeNode root;
+
+    /* コンストラクタ */
+    public BinarySearchTree() {
+        // 空の木を初期化
+        root = null;
+    }
+
+    /* 二分木の根ノードを取得 */
+    public TreeNode getRoot() {
+        return root;
+    }
+
+    /* ノードを検索 */
+    public TreeNode search(int num) {
+        TreeNode cur = root;
+        // ループで検索、葉ノードを通過後に終了
+        while (cur != null) {
+            // 対象ノードは cur の右部分木にある
+            if (cur.val < num)
+                cur = cur.right;
+            // 対象ノードは cur の左部分木にある
+            else if (cur.val > num)
+                cur = cur.left;
+            // 対象ノードを見つけた、ループを終了
+            else
+                break;
+        }
+        // 対象ノードを返す
+        return cur;
+    }
+
+    /* ノードを挿入 */
+    public void insert(int num) {
+        // 木が空の場合、根ノードを初期化
+        if (root == null) {
+            root = new TreeNode(num);
+            return;
+        }
+        TreeNode cur = root, pre = null;
+        // ループで検索、葉ノードを通過後に終了
+        while (cur != null) {
+            // 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 */
+    public void remove(int num) {
+        // 木が空の場合、戻る
+        if (root == null)
+            return;
+        TreeNode cur = root, pre = null;
+        // ループで検索、葉ノードを通過後に終了
+        while (cur != null) {
+            // 削除するノードを見つけた、ループを終了
+            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 == null)
+            return;
+        // 子ノード数 = 0 または 1
+        if (cur.left == null || cur.right == null) {
+            // 子ノード数 = 0/1 の場合、child = null/その子ノード
+            TreeNode child = cur.left != null ? 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根の場合、根を再割り当て
+                root = child;
+            }
+        }
+        // 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 != null) {
+                tmp = tmp.left;
+            }
+            // 再帰的にノード tmp を削除
+            remove(tmp.val);
+            // cur を tmp で置き換える
+            cur.val = tmp.val;
+        }
+    }
+}
+
+public class binary_search_tree {
+    public static void main(String[] args) {
+        /* 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成できることに注意。この特定の順序は完全二分木を作成する
+        int[] nums = { 8, 4, 12, 2, 6, 10, 14, 1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15 };
+        for (int num : nums) {
+            bst.insert(num);
+        }
+        System.out.println("\n初期化された二分木は\n");
+        PrintUtil.printTree(bst.getRoot());
+
+        /* ノードを検索 */
+        TreeNode node = bst.search(7);
+        System.out.println("\n見つかったノードオブジェクトは " + node + "、ノードの値 = " + node.val);
+
+        /* ノードを挿入 */
+        bst.insert(16);
+        System.out.println("\nノード 16 を挿入後、二分木は\n");
+        PrintUtil.printTree(bst.getRoot());
+
+        /* ノードを削除 */
+        bst.remove(1);
+        System.out.println("\nノード 1 を削除後、二分木は\n");
+        PrintUtil.printTree(bst.getRoot());
+        bst.remove(2);
+        System.out.println("\nノード 2 を削除後、二分木は\n");
+        PrintUtil.printTree(bst.getRoot());
+        bst.remove(4);
+        System.out.println("\nノード 4 を削除後、二分木は\n");
+        PrintUtil.printTree(bst.getRoot());
+    }
+}