mirror of
https://github.com/krahets/hello-algo.git
synced 2025-12-19 07:17:54 +08:00
完善所以c#相关的文档和代码
This commit is contained in:
264
codes/csharp/chapter_tree/avl_tree.cs
Normal file
264
codes/csharp/chapter_tree/avl_tree.cs
Normal file
@@ -0,0 +1,264 @@
|
||||
using hello_algo.include;
|
||||
using NUnit.Framework;
|
||||
using System.Collections.Generic;
|
||||
|
||||
namespace hello_algo.chapter_tree
|
||||
{
|
||||
// Tree class
|
||||
class AVLTree
|
||||
{
|
||||
public TreeNode? root; // 根节点
|
||||
|
||||
/* 获取结点高度 */
|
||||
public int height(TreeNode? node)
|
||||
{
|
||||
// 空结点高度为 -1 ,叶结点高度为 0
|
||||
return node == null ? -1 : node.height;
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 更新结点高度 */
|
||||
private void updateHeight(TreeNode node)
|
||||
{
|
||||
// 结点高度等于最高子树高度 + 1
|
||||
node.height = Math.Max(height(node.left), height(node.right)) + 1;
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 获取平衡因子 */
|
||||
public int balanceFactor(TreeNode? node)
|
||||
{
|
||||
// 空结点平衡因子为 0
|
||||
if (node == null) return 0;
|
||||
// 结点平衡因子 = 左子树高度 - 右子树高度
|
||||
return height(node.left) - height(node.right);
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 右旋操作 */
|
||||
TreeNode? rightRotate(TreeNode? node)
|
||||
{
|
||||
if (node == null)
|
||||
return null;
|
||||
|
||||
TreeNode? child = node.left;
|
||||
TreeNode? grandChild = child?.right;
|
||||
// 以 child 为原点,将 node 向右旋转
|
||||
child.right = node;
|
||||
node.left = grandChild;
|
||||
// 更新结点高度
|
||||
updateHeight(node);
|
||||
updateHeight(child);
|
||||
// 返回旋转后子树的根节点
|
||||
return child;
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 左旋操作 */
|
||||
TreeNode? leftRotate(TreeNode? node)
|
||||
{
|
||||
if (node == null)
|
||||
return null;
|
||||
|
||||
TreeNode? child = node.right;
|
||||
TreeNode? grandChild = child?.left;
|
||||
// 以 child 为原点,将 node 向左旋转
|
||||
child.left = node;
|
||||
node.right = grandChild;
|
||||
// 更新结点高度
|
||||
updateHeight(node);
|
||||
updateHeight(child);
|
||||
// 返回旋转后子树的根节点
|
||||
return child;
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 执行旋转操作,使该子树重新恢复平衡 */
|
||||
private TreeNode? rotate(TreeNode? node)
|
||||
{
|
||||
if (node == null)
|
||||
return node;
|
||||
|
||||
// 获取结点 node 的平衡因子
|
||||
int balanceFactorInt = balanceFactor(node);
|
||||
// 左偏树
|
||||
if (balanceFactorInt > 1)
|
||||
{
|
||||
if (balanceFactor(node.left) >= 0)
|
||||
{
|
||||
// 右旋
|
||||
return rightRotate(node);
|
||||
}
|
||||
else
|
||||
{
|
||||
// 先左旋后右旋
|
||||
node.left = leftRotate(node?.left);
|
||||
return rightRotate(node);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
// 右偏树
|
||||
if (balanceFactorInt < -1)
|
||||
{
|
||||
if (balanceFactor(node.right) <= 0)
|
||||
{
|
||||
// 左旋
|
||||
return leftRotate(node);
|
||||
}
|
||||
else
|
||||
{
|
||||
// 先右旋后左旋
|
||||
node.right = rightRotate(node?.right);
|
||||
return leftRotate(node);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
// 平衡树,无需旋转,直接返回
|
||||
return node;
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 插入结点 */
|
||||
public TreeNode? insert(int val)
|
||||
{
|
||||
root = insertHelper(root, val);
|
||||
return root;
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 递归插入结点(辅助函数) */
|
||||
private TreeNode? insertHelper(TreeNode? node, int val)
|
||||
{
|
||||
if (node == null) return new TreeNode(val);
|
||||
/* 1. 查找插入位置,并插入结点 */
|
||||
if (val < node.val)
|
||||
node.left = insertHelper(node.left, val);
|
||||
else if (val > node.val)
|
||||
node.right = insertHelper(node.right, val);
|
||||
else
|
||||
return node; // 重复结点不插入,直接返回
|
||||
updateHeight(node); // 更新结点高度
|
||||
/* 2. 执行旋转操作,使该子树重新恢复平衡 */
|
||||
node = rotate(node);
|
||||
// 返回子树的根节点
|
||||
return node;
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 删除结点 */
|
||||
public TreeNode? remove(int val)
|
||||
{
|
||||
root = removeHelper(root, val);
|
||||
return root;
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 递归删除结点(辅助函数) */
|
||||
private TreeNode? removeHelper(TreeNode? node, int? val)
|
||||
{
|
||||
if (node == null) return null;
|
||||
/* 1. 查找结点,并删除之 */
|
||||
if (val < node.val)
|
||||
node.left = removeHelper(node.left, val);
|
||||
else if (val > node.val)
|
||||
node.right = removeHelper(node.right, val);
|
||||
else
|
||||
{
|
||||
if (node.left == null || node.right == null)
|
||||
{
|
||||
TreeNode? child = node.left != null ? node.left : node.right;
|
||||
// 子结点数量 = 0 ,直接删除 node 并返回
|
||||
if (child == null)
|
||||
return null;
|
||||
// 子结点数量 = 1 ,直接删除 node
|
||||
else
|
||||
node = child;
|
||||
}
|
||||
else
|
||||
{
|
||||
// 子结点数量 = 2 ,则将中序遍历的下个结点删除,并用该结点替换当前结点
|
||||
TreeNode? temp = minNode(node.right);
|
||||
node.right = removeHelper(node.right, temp?.val);
|
||||
node.val = temp?.val;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
updateHeight(node); // 更新结点高度
|
||||
/* 2. 执行旋转操作,使该子树重新恢复平衡 */
|
||||
node = rotate(node);
|
||||
// 返回子树的根节点
|
||||
return node;
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 获取最小结点 */
|
||||
private TreeNode? minNode(TreeNode? node)
|
||||
{
|
||||
if (node == null) return node;
|
||||
// 循环访问左子结点,直到叶结点时为最小结点,跳出
|
||||
while (node.left != null)
|
||||
{
|
||||
node = node.left;
|
||||
}
|
||||
return node;
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 查找结点 */
|
||||
public TreeNode? search(int val)
|
||||
{
|
||||
TreeNode? cur = root;
|
||||
// 循环查找,越过叶结点后跳出
|
||||
while (cur != null)
|
||||
{
|
||||
// 目标结点在 root 的右子树中
|
||||
if (cur.val < val)
|
||||
cur = cur.right;
|
||||
// 目标结点在 root 的左子树中
|
||||
else if (cur.val > val)
|
||||
cur = cur.left;
|
||||
// 找到目标结点,跳出循环
|
||||
else
|
||||
break;
|
||||
}
|
||||
// 返回目标结点
|
||||
return cur;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
public class avl_tree
|
||||
{
|
||||
static void testInsert(AVLTree tree, int val)
|
||||
{
|
||||
tree.insert(val);
|
||||
Console.WriteLine("\n插入结点 " + val + " 后,AVL 树为");
|
||||
PrintUtil.printTree(tree.root);
|
||||
}
|
||||
|
||||
static void testRemove(AVLTree tree, int val)
|
||||
{
|
||||
tree.remove(val);
|
||||
Console.WriteLine("\n删除结点 " + val + " 后,AVL 树为");
|
||||
PrintUtil.printTree(tree.root);
|
||||
}
|
||||
|
||||
[Test]
|
||||
public void Test()
|
||||
{
|
||||
/* 初始化空 AVL 树 */
|
||||
AVLTree avlTree = new AVLTree();
|
||||
|
||||
/* 插入结点 */
|
||||
// 请关注插入结点后,AVL 树是如何保持平衡的
|
||||
testInsert(avlTree, 1);
|
||||
testInsert(avlTree, 2);
|
||||
testInsert(avlTree, 3);
|
||||
testInsert(avlTree, 4);
|
||||
testInsert(avlTree, 5);
|
||||
testInsert(avlTree, 8);
|
||||
testInsert(avlTree, 7);
|
||||
testInsert(avlTree, 9);
|
||||
testInsert(avlTree, 10);
|
||||
testInsert(avlTree, 6);
|
||||
|
||||
/* 插入重复结点 */
|
||||
testInsert(avlTree, 7);
|
||||
|
||||
/* 删除结点 */
|
||||
// 请关注删除结点后,AVL 树是如何保持平衡的
|
||||
testRemove(avlTree, 8); // 删除度为 0 的结点
|
||||
testRemove(avlTree, 5); // 删除度为 1 的结点
|
||||
testRemove(avlTree, 4); // 删除度为 2 的结点
|
||||
|
||||
/* 查询结点 */
|
||||
TreeNode? node = avlTree.search(7);
|
||||
Console.WriteLine("\n查找到的结点对象为 " + node + ",结点值 = " + node?.val);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
181
codes/csharp/chapter_tree/binary_search_tree.cs
Normal file
181
codes/csharp/chapter_tree/binary_search_tree.cs
Normal file
@@ -0,0 +1,181 @@
|
||||
using hello_algo.include;
|
||||
using NUnit.Framework;
|
||||
using System.Collections.Generic;
|
||||
|
||||
|
||||
namespace hello_algo.chapter_tree
|
||||
{
|
||||
internal class binary_search_tree
|
||||
{
|
||||
TreeNode? root;
|
||||
|
||||
/// <summary>
|
||||
/// 查找结点
|
||||
/// </summary>
|
||||
/// <param name="num"></param>
|
||||
/// <returns></returns>
|
||||
TreeNode? search(int num)
|
||||
{
|
||||
TreeNode? cur = root;
|
||||
// 循环查找,越过叶结点后跳出
|
||||
while (cur != null)
|
||||
{
|
||||
// 目标结点在 root 的右子树中
|
||||
if (cur.val < num) cur = cur.right;
|
||||
// 目标结点在 root 的左子树中
|
||||
else if (cur.val > num) cur = cur.left;
|
||||
// 找到目标结点,跳出循环
|
||||
else break;
|
||||
}
|
||||
// 返回目标结点
|
||||
return cur;
|
||||
}
|
||||
|
||||
/// <summary>
|
||||
/// 插入结点
|
||||
/// </summary>
|
||||
/// <param name="num"></param>
|
||||
/// <returns></returns>
|
||||
TreeNode? insert(int num)
|
||||
{
|
||||
// 若树为空,直接提前返回
|
||||
if (root == null) return null;
|
||||
TreeNode? cur = root, pre = null;
|
||||
// 循环查找,越过叶结点后跳出
|
||||
while (cur != null)
|
||||
{
|
||||
// 找到重复结点,直接返回
|
||||
if (cur.val == num) return null;
|
||||
pre = cur;
|
||||
// 插入位置在 root 的右子树中
|
||||
if (cur.val < num) cur = cur.right;
|
||||
// 插入位置在 root 的左子树中
|
||||
else cur = cur.left;
|
||||
}
|
||||
|
||||
// 插入结点 val
|
||||
TreeNode node = new TreeNode(num);
|
||||
if (pre != null)
|
||||
{
|
||||
if (pre.val < num) pre.right = node;
|
||||
else pre.left = node;
|
||||
}
|
||||
return node;
|
||||
}
|
||||
|
||||
|
||||
/* 删除结点 */
|
||||
TreeNode? remove(int? num)
|
||||
{
|
||||
// 若树为空,直接提前返回
|
||||
if (root == null) return null;
|
||||
TreeNode? cur = root, pre = null;
|
||||
// 循环查找,越过叶结点后跳出
|
||||
while (cur != null)
|
||||
{
|
||||
// 找到待删除结点,跳出循环
|
||||
if (cur.val == num) break;
|
||||
pre = cur;
|
||||
// 待删除结点在 root 的右子树中
|
||||
if (cur.val < num) cur = cur.right;
|
||||
// 待删除结点在 root 的左子树中
|
||||
else cur = cur.left;
|
||||
}
|
||||
// 若无待删除结点,则直接返回
|
||||
if (cur == null || pre == null) return null;
|
||||
// 子结点数量 = 0 or 1
|
||||
if (cur.left == null || cur.right == null)
|
||||
{
|
||||
// 当子结点数量 = 0 / 1 时, child = null / 该子结点
|
||||
TreeNode? child = cur.left != null ? cur.left : cur.right;
|
||||
// 删除结点 cur
|
||||
if (pre.left == cur)
|
||||
{
|
||||
pre.left = child;
|
||||
}
|
||||
else
|
||||
{
|
||||
pre.right = child;
|
||||
}
|
||||
|
||||
}
|
||||
// 子结点数量 = 2
|
||||
else
|
||||
{
|
||||
// 获取中序遍历中 cur 的下一个结点
|
||||
TreeNode? nex = min(cur.right);
|
||||
if (nex != null)
|
||||
{
|
||||
int? tmp = nex.val;
|
||||
// 递归删除结点 nex
|
||||
remove(nex.val);
|
||||
// 将 nex 的值复制给 cur
|
||||
cur.val = tmp;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
return cur;
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 获取最小结点 */
|
||||
TreeNode? min(TreeNode? root)
|
||||
{
|
||||
if (root == null) return root;
|
||||
// 循环访问左子结点,直到叶结点时为最小结点,跳出
|
||||
while (root.left != null)
|
||||
{
|
||||
root = root.left;
|
||||
}
|
||||
return root;
|
||||
}
|
||||
|
||||
[Test]
|
||||
public void Test()
|
||||
{
|
||||
// 初始化结点
|
||||
TreeNode n1 = new TreeNode(1);
|
||||
TreeNode n2 = new TreeNode(2);
|
||||
TreeNode n3 = new TreeNode(3);
|
||||
TreeNode n4 = new TreeNode(4);
|
||||
TreeNode n5 = new TreeNode(5);
|
||||
TreeNode n6 = new TreeNode(6);
|
||||
TreeNode n7 = new TreeNode(7);
|
||||
TreeNode n8 = new TreeNode(8);
|
||||
TreeNode n9 = new TreeNode(9);
|
||||
TreeNode n10 = new TreeNode(10);
|
||||
TreeNode n11 = new TreeNode(11);
|
||||
TreeNode n12 = new TreeNode(12);
|
||||
TreeNode n13 = new TreeNode(13);
|
||||
TreeNode n14 = new TreeNode(14);
|
||||
TreeNode n15 = new TreeNode(15);
|
||||
root = n8;
|
||||
root.left = n4;
|
||||
root.right = n12;
|
||||
n4.left = n2;
|
||||
n4.right = n6;
|
||||
n12.left = n10;
|
||||
n12.right = n14;
|
||||
n2.left = n1;
|
||||
n2.right = n3;
|
||||
n6.left = n5;
|
||||
n6.right = n7;
|
||||
n10.left = n9;
|
||||
n10.right = n11;
|
||||
n14.left = n13;
|
||||
n14.right = n15;
|
||||
|
||||
var cur = search(7);
|
||||
Console.WriteLine("查找结点 结果 = " + cur?.val);
|
||||
|
||||
var node = insert(16);
|
||||
Console.WriteLine("插入结点 结果 = " + node?.val);
|
||||
|
||||
node = remove(1);
|
||||
Console.WriteLine("删除结点 结果 = " + node?.val);
|
||||
node = remove(2);
|
||||
Console.WriteLine("删除结点 结果 = " + node?.val);
|
||||
node = remove(4);
|
||||
Console.WriteLine("删除结点 结果 = " + node?.val);
|
||||
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
42
codes/csharp/chapter_tree/binary_tree.cs
Normal file
42
codes/csharp/chapter_tree/binary_tree.cs
Normal file
@@ -0,0 +1,42 @@
|
||||
using hello_algo.include;
|
||||
using NUnit.Framework;
|
||||
using System.Collections.Generic;
|
||||
|
||||
|
||||
namespace hello_algo.chapter_tree
|
||||
{
|
||||
|
||||
public class binary_tree
|
||||
{
|
||||
[Test]
|
||||
public void Test()
|
||||
{
|
||||
/* 初始化二叉树 */
|
||||
// 初始化结点
|
||||
TreeNode n1 = new TreeNode(1);
|
||||
TreeNode n2 = new TreeNode(2);
|
||||
TreeNode n3 = new TreeNode(3);
|
||||
TreeNode n4 = new TreeNode(4);
|
||||
TreeNode n5 = new TreeNode(5);
|
||||
// 构建引用指向(即指针)
|
||||
n1.left = n2;
|
||||
n1.right = n3;
|
||||
n2.left = n4;
|
||||
n2.right = n5;
|
||||
Console.WriteLine("\n初始化二叉树\n");
|
||||
PrintUtil.printTree(n1);
|
||||
|
||||
/* 插入与删除结点 */
|
||||
TreeNode P = new TreeNode(0);
|
||||
// 在 n1 -> n2 中间插入结点 P
|
||||
n1.left = P;
|
||||
P.left = n2;
|
||||
Console.WriteLine("\n插入结点 P 后\n");
|
||||
PrintUtil.printTree(n1);
|
||||
// 删除结点 P
|
||||
n1.left = n2;
|
||||
Console.WriteLine("\n删除结点 P 后\n");
|
||||
PrintUtil.printTree(n1);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
117
codes/csharp/chapter_tree/binary_tree_bfs.cs
Normal file
117
codes/csharp/chapter_tree/binary_tree_bfs.cs
Normal file
@@ -0,0 +1,117 @@
|
||||
using hello_algo.include;
|
||||
using NUnit.Framework;
|
||||
|
||||
namespace hello_algo.chapter_tree
|
||||
{
|
||||
public class binary_tree_bfs
|
||||
{
|
||||
|
||||
/// <summary>
|
||||
/// 层序遍历
|
||||
/// </summary>
|
||||
/// <param name="root"></param>
|
||||
/// <returns></returns>
|
||||
public List<int?> hierOrder(TreeNode root)
|
||||
{
|
||||
// 初始化队列,加入根结点
|
||||
Queue<TreeNode> queue = new();
|
||||
queue.Enqueue(root);
|
||||
// 初始化一个列表,用于保存遍历序列
|
||||
List<int?> list = new();
|
||||
while (queue.Count != 0)
|
||||
{
|
||||
TreeNode node = queue.Dequeue(); // 队列出队
|
||||
list.Add(node.val); // 保存结点值
|
||||
if (node.left != null)
|
||||
queue.Enqueue(node.left); // 左子结点入队
|
||||
if (node.right != null)
|
||||
queue.Enqueue(node.right); // 右子结点入队
|
||||
}
|
||||
return list;
|
||||
}
|
||||
|
||||
List<int?> list = new();
|
||||
|
||||
/// <summary>
|
||||
/// 前序遍历
|
||||
/// </summary>
|
||||
/// <param name="root"></param>
|
||||
void preOrder(TreeNode? root)
|
||||
{
|
||||
if (root == null) return;
|
||||
// 访问优先级:根结点 -> 左子树 -> 右子树
|
||||
list.Add(root.val);
|
||||
preOrder(root.left);
|
||||
preOrder(root.right);
|
||||
}
|
||||
|
||||
/// <summary>
|
||||
/// 中序遍历
|
||||
/// </summary>
|
||||
/// <param name="root"></param>
|
||||
void inOrder(TreeNode? root)
|
||||
{
|
||||
if (root == null) return;
|
||||
// 访问优先级:左子树 -> 根结点 -> 右子树
|
||||
inOrder(root.left);
|
||||
list.Add(root.val);
|
||||
inOrder(root.right);
|
||||
}
|
||||
|
||||
/// <summary>
|
||||
/// 后序遍历
|
||||
/// </summary>
|
||||
/// <param name="root"></param>
|
||||
void postOrder(TreeNode? root)
|
||||
{
|
||||
if (root == null) return;
|
||||
// 访问优先级:左子树 -> 右子树 -> 根结点
|
||||
postOrder(root.left);
|
||||
postOrder(root.right);
|
||||
list.Add(root.val);
|
||||
}
|
||||
|
||||
/// <summary>
|
||||
/// 辅助函数,数组转字符串
|
||||
/// </summary>
|
||||
public static string ToString(int?[] nums)
|
||||
{
|
||||
return string.Join(",", nums);
|
||||
}
|
||||
|
||||
[Test]
|
||||
public void Test()
|
||||
{
|
||||
// 初始化结点
|
||||
TreeNode root = new TreeNode(1);
|
||||
TreeNode n2 = new TreeNode(2);
|
||||
TreeNode n3 = new TreeNode(3);
|
||||
TreeNode n4 = new TreeNode(4);
|
||||
TreeNode n5 = new TreeNode(5);
|
||||
TreeNode n6 = new TreeNode(6);
|
||||
TreeNode n7 = new TreeNode(7);
|
||||
// 构建引用指向(即指针)
|
||||
root.left = n2;
|
||||
root.right = n3;
|
||||
n2.left = n4;
|
||||
n2.right = n5;
|
||||
n3.left = n6;
|
||||
n3.right = n7;
|
||||
|
||||
list = hierOrder(root);
|
||||
Console.WriteLine("层序遍历 结果 = " + ToString(list.ToArray()));
|
||||
|
||||
list = new List<int?>();
|
||||
preOrder(root);
|
||||
Console.WriteLine("前序遍历 结果 = " + ToString(list.ToArray()));
|
||||
|
||||
list = new List<int?>();
|
||||
inOrder(root);
|
||||
Console.WriteLine("中序遍历 结果 = " + ToString(list.ToArray()));
|
||||
|
||||
list = new List<int?>();
|
||||
postOrder(root);
|
||||
Console.WriteLine("后序遍历 结果 = " + ToString(list.ToArray()));
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
Reference in New Issue
Block a user