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https://github.com/hlccd/goSTL.git
synced 2025-01-18 13:59:32 +08:00
新增了二叉搜索树的实现,线程安全
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hlccd
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456b3cf432
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9c7d289c16
239
goSTL/data_structure/bsTree/bsTree.go
Normal file
239
goSTL/data_structure/bsTree/bsTree.go
Normal file
@ -0,0 +1,239 @@
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||||
package bsTree
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||||
|
||||
//@Title bsTree
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||||
//@Description
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||||
// 二叉搜索树-Binary Search Tree
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// 以二叉树的形式实现
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// 二叉树实例保存根节点和比较器以及保存的数量
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// 可以在创建时设置节点是否可重复
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// 若节点可重复则增加节点中的数值,否则对节点存储元素进行覆盖
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// 二叉搜索树不进行平衡
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// 增加互斥锁实现并发控制
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import (
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"github.com/hlccd/goSTL/utils/comparator"
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||||
"github.com/hlccd/goSTL/utils/iterator"
|
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"sync"
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)
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||||
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||||
//bsTree二叉搜索树结构体
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//该实例存储二叉树的根节点
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//同时保存该二叉树已经存储了多少个元素
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//二叉树中排序使用的比较器在创建时传入,若不传入则在插入首个节点时从默认比较器中寻找
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||||
//创建时传入是否允许该二叉树出现重复值,如果不允许则进行覆盖,允许则对节点数目增加即可
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type bsTree struct {
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root *node //根节点指针
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size uint64 //存储元素数量
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cmp comparator.Comparator //比较器
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isMulti bool //是否允许重复
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mutex sync.Mutex //并发控制锁
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}
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//bsTree二叉搜索树容器接口
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//存放了bsTree二叉搜索树可使用的函数
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//对应函数介绍见下方
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type bsTreeer interface {
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Iterator() (i *Iterator.Iterator) //返回包含该二叉树的所有元素,重复则返回多个
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Size() (num uint64) //返回该二叉树中保存的元素个数
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||||
Clear() //清空该二叉树
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||||
Empty() (b bool) //判断该二叉树是否为空
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||||
Insert(e interface{}) //向二叉树中插入元素e
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||||
Erase(e interface{}) //从二叉树中删除元素e
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||||
Count(e interface{}) (num uint64) //从二叉树中寻找元素e并返回其个数
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||||
}
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||||
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||||
//@title New
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||||
//@description
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||||
// 新建一个bsTree二叉搜索树容器并返回
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// 初始根节点为nil
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||||
// 传入该二叉树是否为可重复属性,如果为true则保存重复值,否则对原有相等元素进行覆盖
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||||
// 若有传入的比较器,则将传入的第一个比较器设为该二叉树的比较器
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||||
//@receiver nil
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||||
//@param isMulti bool 该二叉树是否保存重复值?
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||||
//@param Cmp ...comparator.Comparator bsTree比较器集
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||||
//@return bs *bsTree 新建的bsTree指针
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||||
func New(isMulti bool, Cmp ...comparator.Comparator) (bs *bsTree) {
|
||||
//判断是否有传入比较器,若有则设为该二叉树默认比较器
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||||
var cmp comparator.Comparator
|
||||
if len(Cmp) == 0 {
|
||||
cmp = nil
|
||||
} else {
|
||||
cmp = Cmp[0]
|
||||
}
|
||||
return &bsTree{
|
||||
root: nil,
|
||||
size: 0,
|
||||
cmp: cmp,
|
||||
isMulti: isMulti,
|
||||
mutex: sync.Mutex{},
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
//@title Iterator
|
||||
//@description
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||||
// 以bsTree二叉搜索树做接收者
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||||
// 将该二叉树中所有保存的元素将从根节点开始以中缀序列的形式放入迭代器中
|
||||
// 若允许重复存储则对于重复元素进行多次放入
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||||
//@receiver bt *bsTree 接受者bsTree的指针
|
||||
//@param nil
|
||||
//@return i *iterator.Iterator 新建的Iterator迭代器指针
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||||
func (bs *bsTree) Iterator() (i *Iterator.Iterator) {
|
||||
if bs == nil {
|
||||
//创建一个允许插入重复值的二叉搜
|
||||
bs = New(true)
|
||||
}
|
||||
bs.mutex.Lock()
|
||||
es := bs.root.inOrder()
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||||
i = Iterator.New(&es)
|
||||
bs.mutex.Unlock()
|
||||
return i
|
||||
}
|
||||
|
||||
//@title Size
|
||||
//@description
|
||||
// 以bsTree二叉搜索树做接收者
|
||||
// 返回该容器当前含有元素的数量
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||||
// 如果容器为nil则创建一个并返回其承载的元素个数
|
||||
//@receiver bt *bsTree 接受者bsTree的指针
|
||||
//@param nil
|
||||
//@return num uint64 容器中实际使用元素所占空间大小
|
||||
func (bs *bsTree) Size() (num uint64) {
|
||||
if bs == nil {
|
||||
//创建一个允许插入重复值的二叉搜
|
||||
bs = New(true)
|
||||
}
|
||||
return bs.size
|
||||
}
|
||||
|
||||
//@title Clear
|
||||
//@description
|
||||
// 以bsTree二叉搜索树做接收者
|
||||
// 将该容器中所承载的元素清空
|
||||
// 将该容器的size置0
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||||
//@receiver bt *bsTree 接受者bsTree的指针
|
||||
//@param nil
|
||||
//@return nil
|
||||
func (bs *bsTree) Clear() {
|
||||
if bs == nil {
|
||||
//创建一个允许插入重复值的二叉搜
|
||||
bs = New(true)
|
||||
}
|
||||
bs.mutex.Lock()
|
||||
bs.root = nil
|
||||
bs.size = 0
|
||||
bs.mutex.Unlock()
|
||||
}
|
||||
|
||||
//@title Empty
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||||
//@description
|
||||
// 以bsTree二叉搜索树做接收者
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||||
// 判断该二叉搜索树是否含有元素
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||||
// 如果含有元素则不为空,返回false
|
||||
// 如果不含有元素则说明为空,返回true
|
||||
// 如果容器不存在,返回true
|
||||
//@receiver bt *bsTree 接受者bsTree的指针
|
||||
//@param nil
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||||
//@return b bool 该容器是空的吗?
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||||
func (bs *bsTree) Empty() (b bool) {
|
||||
if bs == nil {
|
||||
//创建一个允许插入重复值的二叉搜
|
||||
bs = New(true)
|
||||
}
|
||||
return bs.size == 0
|
||||
}
|
||||
|
||||
//@title Insert
|
||||
//@description
|
||||
// 以bsTree二叉搜索树做接收者
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||||
// 向二叉树插入元素e,若不允许重复则对相等元素进行覆盖
|
||||
// 如果二叉树为空则之间用根节点承载元素e,否则以根节点开始进行查找
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||||
// 不做平衡
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||||
//@receiver bt *bsTree 接受者bsTree的指针
|
||||
//@param e interface{} 待插入元素
|
||||
//@return nil
|
||||
func (bs *bsTree) Insert(e interface{}) {
|
||||
if bs == nil {
|
||||
//创建一个允许插入重复值的二叉搜
|
||||
bs = New(true)
|
||||
}
|
||||
bs.mutex.Lock()
|
||||
if bs.Empty() {
|
||||
//二叉树为空,用根节点承载元素e
|
||||
if bs.cmp == nil {
|
||||
bs.cmp = comparator.GetCmp(e)
|
||||
}
|
||||
if bs.cmp == nil {
|
||||
bs.mutex.Unlock()
|
||||
return
|
||||
}
|
||||
bs.root = newNode(e)
|
||||
bs.size++
|
||||
bs.mutex.Unlock()
|
||||
return
|
||||
}
|
||||
//二叉树不为空,从根节点开始查找添加元素e
|
||||
if bs.root.insert(e, bs.isMulti, bs.cmp) {
|
||||
bs.size++
|
||||
}
|
||||
bs.mutex.Unlock()
|
||||
}
|
||||
|
||||
//@title Erase
|
||||
//@description
|
||||
// 以bsTree二叉搜索树做接收者
|
||||
// 从搜素二叉树中删除元素e
|
||||
// 若允许重复记录则对承载元素e的节点中数量记录减一即可
|
||||
// 若不允许重复记录则删除该节点同时将前缀节点或后继节点更换过来以保证二叉树的不发送断裂
|
||||
// 如果该二叉树仅持有一个元素且根节点等价于待删除元素,则将二叉树根节点置为nil
|
||||
//@receiver bt *bsTree 接受者bsTree的指针
|
||||
//@param e interface{} 待删除元素
|
||||
//@return nil
|
||||
func (bs *bsTree) Erase(e interface{}) {
|
||||
if bs == nil {
|
||||
//创建一个允许插入重复值的二叉搜
|
||||
bs = New(true)
|
||||
}
|
||||
if bs.size == 0 {
|
||||
return
|
||||
}
|
||||
bs.mutex.Lock()
|
||||
if bs.size == 1 && bs.cmp(bs.root.value, e) == 0 {
|
||||
//二叉树仅持有一个元素且根节点等价于待删除元素,将二叉树根节点置为nil
|
||||
bs.root = nil
|
||||
bs.size = 0
|
||||
bs.mutex.Unlock()
|
||||
return
|
||||
}
|
||||
//从根节点开始删除元素e
|
||||
//如果删除成功则将size-1
|
||||
if bs.root.delete(e, bs.isMulti, bs.cmp) {
|
||||
bs.size--
|
||||
}
|
||||
bs.mutex.Unlock()
|
||||
}
|
||||
|
||||
//@title Count
|
||||
//@description
|
||||
// 以bsTree二叉搜索树做接收者
|
||||
// 从搜素二叉树中查找元素e的个数
|
||||
// 如果找到则返回该二叉树中和元素e相同元素的个数
|
||||
// 如果不允许重复则最多返回1
|
||||
// 如果未找到则返回0
|
||||
//@receiver bt *bsTree 接受者bsTree的指针
|
||||
//@param e interface{} 待查找元素
|
||||
//@return num uint64 待查找元素在二叉树中存储的个数
|
||||
func (bs *bsTree) Count(e interface{}) (num uint64) {
|
||||
if bs == nil {
|
||||
//二叉树不存在,返回0
|
||||
return 0
|
||||
}
|
||||
if bs.Empty() {
|
||||
//二叉树为空,返回0
|
||||
return 0
|
||||
}
|
||||
bs.mutex.Lock()
|
||||
//从根节点开始查找并返回查找结果
|
||||
num = bs.root.search(e, bs.isMulti, bs.cmp)
|
||||
bs.mutex.Unlock()
|
||||
return num
|
||||
}
|
||||
230
goSTL/data_structure/bsTree/node.go
Normal file
230
goSTL/data_structure/bsTree/node.go
Normal file
@ -0,0 +1,230 @@
|
||||
package bsTree
|
||||
|
||||
//@Title bsTree
|
||||
//@Description
|
||||
// 二叉搜索树的节点
|
||||
// 可通过节点实现二叉搜索树的添加删除
|
||||
// 也可通过节点返回整个二叉搜索树的所有元素
|
||||
|
||||
import "github.com/hlccd/goSTL/utils/comparator"
|
||||
|
||||
//node树节点结构体
|
||||
//该节点是二叉搜索树的树节点
|
||||
//若该二叉搜索树允许重复则对节点num+1即可,否则对value进行覆盖
|
||||
//二叉搜索树节点不做平衡
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||||
type node struct {
|
||||
value interface{} //节点中存储的元素
|
||||
num uint64 //该元素数量
|
||||
left *node //左节点指针
|
||||
right *node //右节点指针
|
||||
}
|
||||
|
||||
//@title newNode
|
||||
//@description
|
||||
// 新建一个二叉搜索树节点并返回
|
||||
// 将传入的元素e作为该节点的承载元素
|
||||
// 该节点的num默认为1,左右子节点设为nil
|
||||
//@receiver nil
|
||||
//@param e interface{} 承载元素e
|
||||
//@return n *node 新建的二叉搜索树节点的指针
|
||||
func newNode(e interface{}) (n *node) {
|
||||
return &node{
|
||||
value: e,
|
||||
num: 1,
|
||||
left: nil,
|
||||
right: nil,
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
//@title inOrder
|
||||
//@description
|
||||
// 以node二叉搜索树节点做接收者
|
||||
// 以中缀序列返回节点集合
|
||||
// 若允许重复存储则对于重复元素进行多次放入
|
||||
//@receiver n *node 接受者node的指针
|
||||
//@param nil
|
||||
//@return es []interface{} 以该节点为起点的中缀序列
|
||||
func (n *node) inOrder() (es []interface{}) {
|
||||
if n == nil {
|
||||
return es
|
||||
}
|
||||
if n.left != nil {
|
||||
es = append(es, n.left.inOrder()...)
|
||||
}
|
||||
for i := uint64(0); i < n.num; i++ {
|
||||
es = append(es, n.value)
|
||||
}
|
||||
if n.right != nil {
|
||||
es = append(es, n.right.inOrder()...)
|
||||
}
|
||||
return es
|
||||
}
|
||||
|
||||
//@title insert
|
||||
//@description
|
||||
// 以node二叉搜索树节点做接收者
|
||||
// 从n节点中插入元素e
|
||||
// 如果n节点中承载元素与e不同则根据大小从左右子树插入该元素
|
||||
// 如果n节点与该元素相等,且允许重复值,则将num+1否则对value进行覆盖
|
||||
// 插入成功返回true,插入失败或不允许重复插入返回false
|
||||
//@receiver n *node 接受者node的指针
|
||||
//@param e interface{} 待插入元素
|
||||
//@param isMulti bool 是否允许重复?
|
||||
//@param cmp comparator.Comparator 判断大小的比较器
|
||||
//@return b bool 是否插入成功?
|
||||
func (n *node) insert(e interface{}, isMulti bool, cmp comparator.Comparator) (b bool) {
|
||||
if n == nil {
|
||||
return false
|
||||
}
|
||||
//n中承载元素小于e,从右子树继续插入
|
||||
if cmp(n.value, e) < 0 {
|
||||
if n.right == nil {
|
||||
//右子树为nil,直接插入右子树即可
|
||||
n.right = newNode(e)
|
||||
return true
|
||||
} else {
|
||||
return n.right.insert(e, isMulti, cmp)
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
//n中承载元素大于e,从左子树继续插入
|
||||
if cmp(n.value, e) > 0 {
|
||||
if n.left == nil {
|
||||
//左子树为nil,直接插入左子树即可
|
||||
n.left = newNode(e)
|
||||
return true
|
||||
} else {
|
||||
return n.left.insert(e, isMulti, cmp)
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
//n中承载元素等于e
|
||||
if isMulti {
|
||||
//允许重复
|
||||
n.num++
|
||||
return true
|
||||
}
|
||||
//不允许重复,直接进行覆盖
|
||||
n.value = e
|
||||
return false
|
||||
}
|
||||
|
||||
//@title delete
|
||||
//@description
|
||||
// 以node二叉搜索树节点做接收者
|
||||
// 从n节点中删除元素e
|
||||
// 如果n节点中承载元素与e不同则根据大小从左右子树删除该元素
|
||||
// 如果n节点与该元素相等,且允许重复值,则将num-1否则直接删除该元素
|
||||
// 删除时先寻找该元素的前缀节点,若不存在则寻找其后继节点进行替换
|
||||
// 替换后删除该节点
|
||||
//@receiver n *node 接受者node的指针
|
||||
//@param e interface{} 待删除元素
|
||||
//@param isMulti bool 是否允许重复?
|
||||
//@param cmp comparator.Comparator 判断大小的比较器
|
||||
//@return b bool 是否删除成功?
|
||||
func (n *node) delete(e interface{}, isMulti bool, cmp comparator.Comparator) (b bool) {
|
||||
if n == nil {
|
||||
return false
|
||||
}
|
||||
//n中承载元素小于e,从右子树继续删除
|
||||
if cmp(n.value, e) < 0 {
|
||||
if n.right == nil {
|
||||
//右子树为nil,删除终止
|
||||
return false
|
||||
}
|
||||
if cmp(e, n.right.value) == 0 && (!isMulti || n.right.num == 1) {
|
||||
if n.right.left == nil && n.right.right == nil {
|
||||
//右子树可直接删除
|
||||
n.right = nil
|
||||
return true
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
//从右子树继续删除
|
||||
return n.right.delete(e, isMulti, cmp)
|
||||
}
|
||||
//n中承载元素大于e,从左子树继续删除
|
||||
if cmp(n.value, e) > 0 {
|
||||
if n.left == nil {
|
||||
//左子树为nil,删除终止
|
||||
return false
|
||||
}
|
||||
if cmp(e, n.left.value) == 0 && (!isMulti || n.left.num == 1) {
|
||||
if n.left.left == nil && n.left.right == nil {
|
||||
//左子树可直接删除
|
||||
n.left = nil
|
||||
return true
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
//从左子树继续删除
|
||||
return n.left.delete(e, isMulti, cmp)
|
||||
}
|
||||
//n中承载元素等于e
|
||||
if (*n).num > 1 && isMulti {
|
||||
//允许重复且个数超过1,则减少num即可
|
||||
(*n).num--
|
||||
return true
|
||||
}
|
||||
if n.left == nil && n.right == nil {
|
||||
//该节点无前缀节点和后继节点,删除即可
|
||||
*(&n) = nil
|
||||
return true
|
||||
}
|
||||
if n.left != nil {
|
||||
//该节点有前缀节点,找到前缀节点进行交换并删除即可
|
||||
ln := n.left
|
||||
if ln.right == nil {
|
||||
n.value = ln.value
|
||||
n.num = ln.num
|
||||
n.left = ln.left
|
||||
} else {
|
||||
for ln.right.right != nil {
|
||||
ln = ln.right
|
||||
}
|
||||
n.value = ln.right.value
|
||||
n.num = ln.right.num
|
||||
ln.right = ln.right.left
|
||||
}
|
||||
} else if (*n).right != nil {
|
||||
//该节点有后继节点,找到后继节点进行交换并删除即可
|
||||
tn := n.right
|
||||
if tn.left == nil {
|
||||
n.value = tn.value
|
||||
n.num = tn.num
|
||||
n.right = tn.right
|
||||
} else {
|
||||
for tn.left.left != nil {
|
||||
tn = tn.left
|
||||
}
|
||||
n.value = tn.left.value
|
||||
n.num = tn.left.num
|
||||
tn.left = tn.left.right
|
||||
}
|
||||
return true
|
||||
}
|
||||
return true
|
||||
}
|
||||
|
||||
//@title search
|
||||
//@description
|
||||
// 以node二叉搜索树节点做接收者
|
||||
// 从n节点中查找元素e并返回存储的个数
|
||||
// 如果n节点中承载元素与e不同则根据大小从左右子树查找该元素
|
||||
// 如果n节点与该元素相等,则直接返回其个数
|
||||
//@receiver n *node 接受者node的指针
|
||||
//@param e interface{} 待查找元素
|
||||
//@param isMulti bool 是否允许重复?
|
||||
//@param cmp comparator.Comparator 判断大小的比较器
|
||||
//@return num uint64 待查找元素在二叉树中存储的数量
|
||||
func (n *node) search(e interface{}, isMulti bool, cmp comparator.Comparator) (num uint64) {
|
||||
if n == nil {
|
||||
return 0
|
||||
}
|
||||
//n中承载元素小于e,从右子树继续查找并返回结果
|
||||
if cmp(n.value, e) < 0 {
|
||||
return n.right.search(e, isMulti, cmp)
|
||||
}
|
||||
//n中承载元素大于e,从左子树继续查找并返回结果
|
||||
if cmp(n.value, e) > 0 {
|
||||
return n.left.search(e, isMulti, cmp)
|
||||
}
|
||||
//n中承载元素等于e,直接返回结果
|
||||
return n.num
|
||||
}
|
||||
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