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Java의 이진 트리 구조에 대한 자세한 설명

WBOY

풀어 주다： 2023-06-16 08:58:31

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이진 트리는 컴퓨터 과학의 일반적인 데이터 구조이자 Java 프로그래밍에서 일반적으로 사용되는 데이터 구조입니다. 이 기사에서는 Java의 이진 트리 구조를 자세히 소개합니다.

1. 이진 트리란 무엇인가요?

컴퓨터 과학에서 이진 트리는 각 노드가 최대 2개의 하위 노드를 갖는 트리 구조입니다. 그 중 왼쪽 자식 노드는 부모 노드보다 작고, 오른쪽 자식 노드는 부모 노드보다 크다. Java 프로그래밍에서 이진 트리는 일반적으로 데이터 쿼리의 정렬, 검색 및 효율성 향상을 나타내는 데 사용됩니다.

2. Java의 이진 트리 구현

Java에서 이진 트리 구현은 일반적으로 노드 클래스와 이진 트리 클래스를 사용합니다. 노드 클래스는 이진 트리의 각 노드를 나타내며 데이터를 저장하기 위한 바이트와 속성을 가질 수 있습니다. 이진 트리 클래스는 이진 트리 데이터 구조 전체를 나타내며 노드 삽입, 노드 삭제, 순회 등의 기능을 가지고 있습니다. 다음은 간단한 Java 이진 트리 구현입니다.

public class Node {
    int key;
    String value;
    Node leftChild, rightChild;

    public Node(int key, String value) {
        this.key = key;
        this.value = value;
    }
}

public class BinaryTree {
    Node root;

    public void insert(int key, String value) {
        Node newNode = new Node(key, value);
        if (root == null) {
            root = newNode;
        } else {
            Node current = root;
            while (true) {
                if (key < current.key) {
                    if (current.leftChild == null) {
                        current.leftChild = newNode;
                        return;
                    }
                    current = current.leftChild;
                } else {
                    if (current.rightChild == null) {
                        current.rightChild = newNode;
                        return;
                    }
                    current = current.rightChild;
                }
            }
        }
    }

    public Node find(int key) {
        Node current = root;
        while (current.key != key) {
            if (key < current.key) {
                current = current.leftChild;
            } else {
                current = current.rightChild;
            }
            if (current == null) {
                return null;
            }
        }
        return current;
    }

    public void inOrderTraversal(Node node) {
        if (node != null) {
            inOrderTraversal(node.leftChild);
            System.out.println(node.key + ": " + node.value);
            inOrderTraversal(node.rightChild);
        }
    }

    public void preOrderTraversal(Node node) {
        if (node != null) {
            System.out.println(node.key + ": " + node.value);
            preOrderTraversal(node.leftChild);
            preOrderTraversal(node.rightChild);
        }
    }

    public void postOrderTraversal(Node node) {
        if (node != null) {
            postOrderTraversal(node.leftChild);
            postOrderTraversal(node.rightChild);
            System.out.println(node.key + ": " + node.value);
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        BinaryTree tree = new BinaryTree();

        tree.insert(50, "John");
        tree.insert(25, "Alice");
        tree.insert(75, "Bob");
        tree.insert(15, "Chris");
        tree.insert(33, "Diana");
        tree.insert(60, "Emily");
        tree.insert(90, "Fred");

        Node node = tree.find(33);
        System.out.println("Find key: " + node.key + ", value: " + node.value);

        System.out.println("In-order traversal:");
        tree.inOrderTraversal(tree.root);

        System.out.println("Pre-order traversal:");
        tree.preOrderTraversal(tree.root);

        System.out.println("Post-order traversal:");
        tree.postOrderTraversal(tree.root);
    }
}

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위 이진 트리 코드에는 세 가지 주요 기능, 즉 노드 삽입, 노드 검색 및 세 가지 다른 순회 방법이 포함되어 있습니다. 삽입 노드는 while 루프를 사용하여 이진 트리 순서로 데이터를 삽입하고, 검색 노드는 while 루프를 사용하여 트리를 탐색하여 대상 데이터를 검색합니다.

3. 이진 트리 탐색 방법

위의 Java 코드에서 프로그램은 순차 탐색, 사전 순서 탐색 및 사후 순서 탐색의 세 가지 다른 이진 트리 탐색 방법을 구현합니다. 이 섹션에서는 이 세 가지 순회 방법을 하나씩 소개합니다.

순차 순회

순차 순회는 트리의 노드를 작은 것부터 큰 것 순서로 순회합니다. Java 코드에서 순차 순회 구현은 재귀를 사용합니다. 각 노드에 대해 먼저 자체 왼쪽 노드를 호출한 다음 노드 데이터를 인쇄하고 마지막으로 자체 오른쪽 노드를 호출합니다. 이러한 방식으로 트리의 모든 노드를 작은 것부터 큰 것 순서대로 탐색할 수 있습니다.

선주문 순회

선주문 순회는 트리의 노드를 상위 노드, 왼쪽 노드, 오른쪽 노드의 순서로 순회합니다. Java 코드에서 선주문 순회 구현에서는 재귀도 사용합니다. 즉, 각 노드에 대해 먼저 노드 데이터를 인쇄한 다음 자체 왼쪽 노드를 호출하고 마지막으로 자체 오른쪽 노드를 호출합니다. 이런 방식으로 트리의 모든 노드는 부모 노드, 왼쪽 노드, 오른쪽 노드의 순서로 순회할 수 있습니다.

사후 순회

사후 순회는 트리의 노드를 왼쪽 노드, 오른쪽 노드, 부모 노드의 순서로 순회합니다. Java 코드에서 후위 순회 구현에서는 재귀도 사용합니다. 즉, 각 노드에 대해 먼저 자체 왼쪽 노드를 호출한 다음 자체 오른쪽 노드를 호출하고 마지막으로 노드 데이터를 인쇄합니다. 이런 방식으로 트리의 모든 노드는 왼쪽 노드, 오른쪽 노드, 부모 노드의 순서로 순회할 수 있습니다.

4. 일반적으로 사용되는 이진 트리 알고리즘

이진 트리는 유연하고 매우 유용한 데이터 구조입니다. Java 프로그래밍에서는 이진 트리 알고리즘이 자주 사용됩니다. 다음은 일반적으로 사용되는 이진 트리 알고리즘입니다.

검색은 이진 트리의 가장 기본적인 기능 중 하나이며 자주 사용되는 기능이기도 합니다. Java 코드에서 검색 구현은 매우 간단합니다. 각 노드에 대해 노드 값과 대상 값의 크기를 비교하여 대상 값을 찾거나 전체 트리를 탐색할 때까지 계층별로 아래쪽으로 검색합니다.

삽입

삽입은 이진 트리에 새 노드를 추가하는 기능입니다. 동시에 삽입된 새 노드도 이진 트리의 정렬 순서를 따릅니다. Java 코드에서는 삽입 구현도 상대적으로 간단합니다. 삽입할 노드의 크기를 현재 노드와 비교하고 적절한 위치를 찾으면 새 노드를 삽입합니다.

Delete

삭제는 이진 트리에서 노드를 제거하는 기능입니다. Java 코드에서 삭제 구현은 더 복잡하고 더 많은 고려 사항이 필요합니다. 삭제된 노드에 하위 노드가 없으면 직접 삭제하고, 하위 노드가 하나만 있으면 삭제된 노드의 위치로 하위 노드를 이동하면 됩니다. 오른쪽 자식 노드의 값을 삭제한 노드의 위치로 바꿉니다.

5. 요약

이 기사에서는 이진 트리의 정의, 노드 및 이진 트리 클래스의 구현, 세 가지 다른 탐색 방법 및 일반적으로 사용되는 이진 트리 알고리즘을 포함하여 Java의 이진 트리 데이터 구조를 자세히 소개합니다. 이진 트리는 널리 사용되는 데이터 구조이며 Java는 이진 트리 구현을 지원하는 많은 기능과 클래스 라이브러리를 제공합니다. Java로 프로그래밍할 때 이진 트리의 사용 및 구현에 능숙하면 프로그램 효율성과 데이터 쿼리의 정확성을 향상시킬 수 있습니다.

위 내용은 Java의 이진 트리 구조에 대한 자세한 설명의 상세 내용입니다. 자세한 내용은 PHP 중국어 웹사이트의 기타 관련 기사를 참조하세요!