二叉排序树(BST)Java 完整实现 + 删除思路详解

📅 2026/7/27 7:34:57 👁️ 阅读次数 📝 编程学习
二叉排序树(BST)Java 完整实现 + 删除思路详解

一、二叉排序树核心特性

  1. 左子树所有节点值<根节点值
  2. 右子树所有节点值>根节点值
  3. 中序遍历结果为升序数组
  4. 核心操作:新增、查找、遍历、删除(重难点)

二、删除节点三大场景(核心思路)

设待删除节点为target

场景 1:target 是叶子节点(无左、无右孩子)

直接把父节点指向 target 的引用置为null,释放节点。

场景 2:target 只有单侧子树(只有左 / 只有右)

用 target 唯一的子节点顶替 target,父节点直接指向该孩子。

场景 3:target 同时有左、右子树(最复杂)

两种经典方案任选一种,这里采用右子树最小值顶替

  1. 找到 target右子树最小节点(右子树最左下节点)
  2. 把最小节点的val赋值给 target(覆盖待删值)
  3. 递归删除右子树中原来的最小节点(最小节点一定满足场景 1/2)

替代方案:取左子树最大值顶替,逻辑完全对称。

三、完整 Java 代码实现

java

运行

/** * 二叉排序树节点类 */ class BSTNode { int val; BSTNode left; BSTNode right; public BSTNode(int val) { this.val = val; this.left = null; this.right = null; } } /** * 二叉排序树工具类,封装增、删、查、遍历 */ public class BinarySortTree { private BSTNode root; public BinarySortTree() { this.root = null; } // ===================== 1. 添加节点 ===================== public void add(int val) { root = addRecursion(root, val); } /** * 递归新增节点 */ private BSTNode addRecursion(BSTNode node, int val) { // 递归终止:找到空位,新建节点返回 if (node == null) { return new BSTNode(val); } // 小于当前节点,往左子树递归 if (val < node.val) { node.left = addRecursion(node.left, val); } // 大于当前节点,往右子树递归 else if (val > node.val) { node.right = addRecursion(node.right, val); } // 相等:二叉排序树不允许重复值,直接返回原节点 else { return node; } return node; } // ===================== 2. 查找节点 ===================== public boolean search(int val) { return searchRecursion(root, val); } private boolean searchRecursion(BSTNode node, int val) { if (node == null) { return false; } if (val == node.val) { return true; } else if (val < node.val) { return searchRecursion(node.left, val); } else { return searchRecursion(node.right, val); } } // ===================== 3. 中序遍历(升序) ===================== public void inOrder() { System.out.print("中序遍历(升序):"); inOrderRecursion(root); System.out.println(); } private void inOrderRecursion(BSTNode node) { if (node == null) return; inOrderRecursion(node.left); System.out.print(node.val + " "); inOrderRecursion(node.right); } // ===================== 4. 删除节点(核心方法) ===================== public void delete(int val) { root = deleteRecursion(root, val); } /** * 递归删除目标值节点,返回处理后的子树根节点 * @param node 当前递归节点 * @param val 待删除值 * @return 删除后该分支新根 */ private BSTNode deleteRecursion(BSTNode node, int val) { // 递归终止:未找到待删除节点 if (node == null) { return null; } // 1. 待删值 < 当前节点,向左递归删除 if (val < node.val) { node.left = deleteRecursion(node.left, val); return node; } // 2. 待删值 > 当前节点,向右递归删除 else if (val > node.val) { node.right = deleteRecursion(node.right, val); return node; } // 3. val == node.val,找到待删除节点,分3种情况处理 else { // 情况1:叶子节点,直接删除返回null if (node.left == null && node.right == null) { return null; } // 情况2:只有右孩子,右孩子顶替当前节点 else if (node.left == null) { return node.right; } // 情况2:只有左孩子,左孩子顶替当前节点 else if (node.right == null) { return node.left; } // 情况3:同时存在左右子树,取右子树最小值顶替 else { // 步骤1:获取右子树最小节点 BSTNode minNode = getMinNode(node.right); // 步骤2:用最小值覆盖待删除节点的值 node.val = minNode.val; // 步骤3:递归删除右子树中原最小节点 node.right = deleteRecursion(node.right, minNode.val); return node; } } } /** * 获取一棵子树中的最小节点(最左下节点) */ private BSTNode getMinNode(BSTNode node) { while (node.left != null) { node = node.left; } return node; } // 测试主方法 public static void main(String[] args) { BinarySortTree bst = new BinarySortTree(); // 构建树:5,3,7,2,4,6,8 int[] arr = {5, 3, 7, 2, 4, 6, 8}; for (int num : arr) { bst.add(num); } bst.inOrder(); // 输出:2 3 4 5 6 7 8 System.out.println("=== 删除叶子节点 2 ==="); bst.delete(2); bst.inOrder(); // 3 4 5 6 7 8 System.out.println("=== 删除单侧子树节点7(只有右孩子8) ==="); bst.delete(7); bst.inOrder(); // 3 4 5 6 8 System.out.println("=== 删除左右都有子树的根节点5 ==="); bst.delete(5); bst.inOrder(); // 3 4 6 8 } }

四、代码逻辑逐段解析

1. 节点类 BSTNode

存储数值、左右子节点引用,基础实体类。

2. add 新增逻辑

递归向下查找空位:

  • 小于当前节点 → 左子树
  • 大于当前节点 → 右子树
  • 相等直接忽略(不支持重复值)

3. deleteRecursion 删除核心递归

  1. 递归定位待删除节点:小往左、大往右;
  2. 匹配到目标节点后分 3 种场景:
    1. 无左右孩子(叶子):return null,父节点指向空;
    2. 只有单侧孩子:直接返回唯一子节点,完成顶替;
    3. 左右孩子都存在
      • getMinNode找到右子树最小值;
      • 覆盖当前节点值,等价于 “删除原节点,替换成最小值”;
      • 递归删除右子树里原来的最小节点(最小节点必然无左孩子,属于场景 1/2)。

4. getMinNode 工具方法

循环遍历左子树,直到左为空,得到当前子树最小值。

5. 中序遍历验证

二叉排序树中序遍历一定升序,用来校验增删是否正确。

五、运行输出结果

plaintext

中序遍历(升序):2 3 4 5 6 7 8 === 删除叶子节点 2 === 中序遍历(升序):3 4 5 6 7 8 === 删除单侧子树节点7(只有右孩子8) === 中序遍历(升序):3 4 5 6 8 === 删除左右都有子树的根节点5 === 中序遍历(升序):3 4 6 8

六、拓展补充

  1. 删除方案替换:如果想用「左子树最大值顶替」,写getMaxNode取左子树最右节点即可;
  2. 非递归删除:递归写法简洁易理解,面试优先写递归;非递归需要额外记录父节点、标记左右分支,代码冗余;
  3. 重复值处理:如需支持重复数字,可在节点新增count计数,删除时先减计数,计数为 0 再执行删除逻辑。