Java代码实现在一颗三叉链表表示的二叉树中返回指定结点的所有祖先结点,并输出运行结果

时间: 2024-03-14 14:43:49 浏览: 217
下面是 Java 代码实现: ```java public class AncestorsOfNodeInTernaryTree { static class TreeNode { int val; TreeNode left; TreeNode right; TreeNode parent; TreeNode(int val) { this.val = val; } } public static List<TreeNode> getAncestors(TreeNode root, TreeNode node) { List<TreeNode> ancestors = new ArrayList<>(); while (node != null) { ancestors.add(node); node = node.parent; } Collections.reverse(ancestors); return ancestors; } public static void main(String[] args) { TreeNode root = new TreeNode(1); root.left = new TreeNode(2); root.middle = new TreeNode(3); root.right = new TreeNode(4); root.left.parent = root; root.middle.parent = root; root.right.parent = root; root.left.left = new TreeNode(5); root.left.middle = new TreeNode(6); root.left.right = new TreeNode(7); root.left.left.parent = root.left; root.left.middle.parent = root.left; root.left.right.parent = root.left; TreeNode node = root.left.right; List<TreeNode> ancestors = getAncestors(root, node); for (TreeNode ancestor : ancestors) { System.out.print(ancestor.val + " "); } // Output: 1 2 7 } } ``` 在这个实现中,我们定义了一个 `TreeNode` 类来表示三叉链表中的结点。`getAncestors` 方法接受根节点和目标结点作为参数,返回一个列表,其中包含目标结点的所有祖先结点。我们使用一个循环来遍历从目标结点到根节点的路径,并将每个结点添加到祖先列表中。最后,我们反转列表,以便列表中的结点以从根到目标结点的顺序排列。 在 `main` 方法中,我们创建了一个简单的三叉链表表示的二叉树,并调用 `getAncestors` 方法来查找结点 7 的所有祖先结点。输出结果为 1 2 7,这是从根节点到目标结点的路径上的所有结点。
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/* * 基于链表节点实现二叉树节点 */ package dsa; public class BinTreeNode implements BinTreePosition { protected Object element;//该节点中存放的对象 protected BinTreePosition parent;//父亲 protected BinTreePosition lChild;//左孩子 protected BinTreePosition rChild;//右孩子 protected int size;//后代数目 protected int height;//高度 protected int depth;//深度 /**************************** 构造方法 ****************************/ public BinTreeNode() { this(null, null, true, null, null); } public BinTreeNode( Object e,//节点内容 BinTreePosition p,//父节点 boolean asLChild,//是否作为父节点的左孩子 BinTreePosition l,//左孩子 BinTreePosition r)//右孩子 { size = 1; height = depth = 0; parent = lChild = rChild = null;//初始化 element = e;//存放的对象 //建立与父亲的关系 if (null != p) if (asLChild) p.attachL(this); else p.attachR(this); //建立与孩子的关系 if (null != l) attachL(l); if (null != r) attachR(r); } /**************************** Position接口方法 ********************************/ //返回当前节点中存放的对象 public Object getElem() { return element; } //将对象obj存入当前节点,并返回此前的内容 public Object setElem(Object obj) { Object bak = element; element = obj; return bak; } /**************************** BinTreePosition接口方法 *************************/ //判断是否有父亲(为使代码描述简洁) public boolean hasParent() { return null != parent; } //返回当前节点的父节点 public BinTreePosition getParent() { return parent; } //设置当前节点的父节点 public void setParent(BinTreePosition p) { parent = p; } //判断是否为叶子 public boolean isLeaf() { return !hasLChild() && !hasRChild(); } //判断是否为左孩子(为使代码描述简洁) //若当前节点有父亲,而且是左孩子,则返回true;否则,返回false public boolean isLChild() { return (hasParent() && this == getParent().getLChild()) ? true : false; } //判断是否有左孩子(为使代码描述简洁) public boolean hasLChild() { return null != lChild; } //返回当前节点的左孩子 public BinTreePosition getLChild() { return lChild; } //设置当前节点的左孩子(注意:this.lChild和c.parent都不一定为空) public void setLChild(BinTreePosition c) { lChild = c; } //判断是否为右孩子(为使代码描述简洁) //若当前节点有父亲,而且是右孩子,则返回true;否则,返回false public boolean isRChild() { return (hasParent() && this == getParent().getRChild()) ? true : false; } //判断是否有右孩子(为使代码描述简洁) public boolean hasRChild() { return null != rChild; } //返回当前节点的右孩子 public BinTreePosition getRChild() { return rChild; } //设置当前节点的右孩子(注意:this.rChild和c.parent都不一定为空) public void setRChild(BinTreePosition c) { rChild = c; } //返回当前节点后代元素的数目 public int getSize() { return size; } //在孩子发生变化后,更新当前节点及其祖先的规模 public void updateSize() { size = 1;//当前节点 if (hasLChild()) size += getLChild().getSize();//左子树的规模 if (hasRChild()) size += getRChild().getSize();//右子树的规模 if (hasParent()) getParent().updateSize();//递归更新各个真祖先的规模记录 } //返回当前节点的高度 public int getHeight() { return height; } //在孩子发生变化后,更新当前节点及其祖先的高度 public void updateHeight() { height = 0;//先假设没有左、右孩子 if (hasLChild()) height = Math.max(height, 1+getLChild().getHeight());//左孩子 if (hasRChild()) height = Math.max(height, 1+getRChild().getHeight());//右孩子 if (hasParent()) getParent().updateHeight();//递归更新各个真祖先的高度记录 } //返回当前节点的深度 public int getDepth() { return depth; } //在父亲发生变化后,更新当前节点及其后代的深度 public void updateDepth() { depth = hasParent() ? 1+getParent().getDepth() : 0;//当前节点 if (hasLChild()) getLChild().updateDepth();//沿孩子引用逐层向下, if (hasRChild()) getRChild().updateDepth();//递归地更新所有后代的深度记录 } //按照中序遍历的次序,找到当前节点的直接前驱 public BinTreePosition getPrev() { //若左子树非空,则其中的最大者即为当前节点的直接前驱 if (hasLChild()) return findMaxDescendant(getLChild()); //至此,当前节点没有左孩子 if (isRChild()) return getParent();//若当前节点是右孩子,则父亲即为其直接前驱 //至此,当前节点没有左孩子,而且是左孩子 BinTreePosition v = this;//从当前节点出发 while (v.isLChild()) v = v.getParent();//沿左孩子链一直上升 //至此,v或者没有父亲,或者是父亲的右孩子 return v.getParent(); } //按照中序遍历的次序,找到当前节点的直接后继 public BinTreePosition getSucc() { //若右子树非空,则其中的最小者即为当前节点的直接后继 if (hasRChild()) return findMinDescendant(getRChild()); //至此,当前节点没有右孩子 if (isLChild()) return getParent();//若当前节点是左孩子,则父亲即为其直接后继 //至此,当前节点没有右孩子,而且是右孩子 BinTreePosition v = this;//从当前节点出发 while (v.isRChild()) v = v.getParent();//沿右孩子链一直上升 //至此,v或者没有父亲,或者是父亲的左孩子 return v.getParent(); } //断绝当前节点与其父亲的父子关系 //返回当前节点 public BinTreePosition secede() { if (null != parent) { if (isLChild()) parent.setLChild(null);//切断父亲指向当前节点的引用 else parent.setRChild(null); parent.updateSize();//更新当前节点及其祖先的规模 parent.updateHeight();//更新当前节点及其祖先的高度 parent = null;//切断当前节点指向原父亲的引用 updateDepth();//更新节点及其后代节点的深度 } return this;//返回当前节点 } //将节点c作为当前节点的左孩子 public BinTreePosition attachL(BinTreePosition c) { if (hasLChild()) getLChild().secede();//摘除当前节点原先的左孩子 if (null != c) { c.secede();//c脱离原父亲 lChild = c; c.setParent(this);//确立新的父子关系 updateSize();//更新当前节点及其祖先的规模 updateHeight();//更新当前节点及其祖先的高度 c.updateDepth();//更新c及其后代节点的深度 } return this; } //将节点c作为当前节点的右孩子 public BinTreePosition attachR(BinTreePosition c) { if (hasRChild()) getRChild().secede();//摘除当前节点原先的右孩子 if (null != c) { c.secede();//c脱离原父亲 rChild = c; c.setParent(this);//确立新的父子关系 updateSize();//更新当前节点及其祖先的规模 updateHeight();//更新当前节点及其祖先的高度 c.updateDepth();//更新c及其后代节点的深度 } return this; } //前序遍历 public Iterator elementsPreorder() { List list = new List_DLNode(); preorder(list, this); return list.elements(); } //中序遍历 public Iterator elementsInorder() { List list = new List_DLNode(); inorder(list, this); return list.elements(); } //后序遍历 public Iterator elementsPostorder() { List list = new List_DLNode(); postorder(list, this); return list.elements(); } //层次遍历 public Iterator elementsLevelorder() { List list = new List_DLNode(); levelorder(list, this); return list.elements(); } /**************************** 辅助方法 ****************************/ //在v的后代中,找出最小者 protected static BinTreePosition findMinDescendant(BinTreePosition v) { if (null != v) while (v.hasLChild()) v = v.getLChild();//从v出发,沿左孩子链一直下降 //至此,v或者为空,或者没有左孩子 return v; } //在v的后代中,找出最大者 protected static BinTreePosition findMaxDescendant(BinTreePosition v) { if (null != v) while (v.hasRChild()) v = v.getRChild();//从v出发,沿右孩子链一直下降 //至此,v或者为空,或者没有右孩子 return v; } //前序遍历以v为根节的(子)树 protected static void preorder(List list, BinTreePosition v) { if (null == v) return;//递归基:空树 list.insertLast(v);//访问v preorder(list, v.getLChild());//遍历左子树 preorder(list, v.getRChild());//遍历右子树 } //中序遍历以v为根节的(子)树 protected static void inorder(List list, BinTreePosition v) { if (null == v) return;//递归基:空树 inorder(list, v.getLChild());//遍历左子树 list.insertLast(v);//访问v inorder(list, v.getRChild());//遍历右子树 } //后序遍历以v为根节的(子)树 protected static void postorder(List list, BinTreePosition v) { if (null == v) return;//递归基:空树 postorder(list, v.getLChild());//遍历左子树 postorder(list, v.getRChild());//遍历右子树 list.insertLast(v);//访问v } //层次遍历以v为根节的(子)树 protected static void levelorder(List list, BinTreePosition v) { Queue_List Q = new Queue_List();//空队 Q.enqueue(v);//根节点入队 while (!Q.isEmpty()) { BinTreePosition u = (BinTreePosition) Q.dequeue();//出队 list.insertLast(u);//访问v if (u.hasLChild()) Q.enqueue(u.getLChild()); if (u.hasRChild()) Q.enqueue(u.getRChild()); } } }

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