【数据结构】54_数中结点的插入操作

插入的方式

• 插入新结点

  • bool insert(TreeNode<T> *node);

• 插入数据元素

  • bool insert(const T &value, TreeNode<T> *parent);

问题

如何指定新结点在树中的位置？

问题分析

• 树是非线性的，无法采用下标的形式定位数据元素
• 每一个树结点都有唯一的前驱结点（父结点）
• 因此，必须先找到前驱结点，才能完成新结点的插入

新结点的插入

插入新结点

插入数据元素

编程实验：树的插入操作

文件：GTree.h

#ifndef GTREE_H
#define GTREE_H

#include "Tree.h"
#include "GTreeNode.h"
#include "Exception.h"

namespace DTLib
{

template <typename T>
class GTree : public Tree<T>
{
public:
    bool insert(TreeNode<T> *node) override
    {
        bool ret = true;

        if (node != nullptr)
        {
            if (this->m_root == nullptr)
            {
                node->parent = nullptr;
                this->m_root = node;
            }
            else
            {
                GTreeNode<T> *np = find(node->parent);

                if (np != nullptr)
                {
                    GTreeNode<T> *n = dynamic_cast<GTreeNode<T>*>(node);

                    if (np->child.find(n) < 0)
                    {
                        np->child.insert(n);
                    }
                }
                else
                {
                    THROW_EXCEPTION(InvalidOpertionExcetion, "Invalid partent tree node ...");
                }
            }
        }
        else
        {
            THROW_EXCEPTION(InvalidParameterExcetion, "Parameter node cannot be NULL ...");
        }

        return ret;
    }

    bool insert(const T &value, TreeNode<T> *parent) override
    {
        bool ret = true;

        GTreeNode<T> *node = new GTreeNode<T>();

        if (node != nullptr)
        {
            node->value = value;
            node->parent = parent;

            insert(node);
        }
        else
        {
            THROW_EXCEPTION(NoEnoughMemoryException, "No enough memory to create node ...");
        }

        return ret;
    }

    SharedPointer<Tree<T>> remove(const T &value) override
    {
        return nullptr;
    }

    SharedPointer<Tree<T>> remove(TreeNode<T> *node) override
    {
        return nullptr;
    }

    GTreeNode<T>* find(const T &value) const override
    {
        return find(root(), value);
    }

    GTreeNode<T>* find(TreeNode<T> *node) const override
    {
       return find(root(), dynamic_cast<GTreeNode<T>*>(node));
    }

    GTreeNode<T>* root() const override
    {
        return dynamic_cast<GTreeNode<T>*>(this->m_root);
    }

    int degree() const override
    {
        return 0;
    }

    int count() const override
    {
        return 0;
    }

    int height() const override
    {
        return 0;
    }

    void clear() override
    {
        this->m_root = nullptr;
    }

    ~GTree()
    {
        clear();
    }

protected:
    GTreeNode<T> *find(GTreeNode<T>* node, const T &value) const
    {
        GTreeNode<T> *ret = nullptr;

        if (node != nullptr)
        {
            if (node->value == value)
            {
                return node;
            }
            else
            {
                for (node->child.move(0); !node->child.end() && (ret == nullptr); node->child.next())
                {
                    ret = find(node->child.current(), value);
                }
            }
        }

        return ret;
    }

    GTreeNode<T> *find(GTreeNode<T>* node, GTreeNode<T> *obj) const
    {
        GTreeNode<T> *ret = nullptr;

        if (node == obj)
        {
            return node;
        }
        else
        {
            if (node != nullptr)
            {
                for (node->child.move(0); !node->child.end() && (ret == nullptr); node->child.next())
                {
                    ret = find(node->child.current(), obj);
                }
            }
        }

        return ret;
    }
};

}

#endif // GTREE_H

文件：main.cpp

#include <iostream>
#include "GTree.h"

using namespace std;
using namespace DTLib;

int main()
{
    GTree<char> t;
    GTreeNode<char> *node = nullptr;

    t.insert('A', nullptr);

    node = t.find('A');
    t.insert('B', node);
    t.insert('C', node);
    t.insert('D', node);

    node = t.find('B');
    t.insert('E', node);
    t.insert('F', node);

    node = t.find('E');
    t.insert('K', node);
    t.insert('L', node);

    node = t.find('C');
    t.insert('G', node);

    node = t.find('D');
    t.insert('H', node);
    t.insert('I', node);
    t.insert('J', node);

    node = t.find('H');
    t.insert('M', node);

    const char *s = "KLFGMIJ";

    for (int i=0; i<7; ++i)
    {
        TreeNode<char> *node = t.find(s[i]);

        while (node != nullptr)
        {
            cout << node->value << " ";

            node = node->parent;
        }

        cout << endl;
    }

    return 0;
}

输出：

K E B A
L E B A
F B A
G C A
M H D A
I D A
J D A

小结

• 插入操作是构建树的唯一操作
• 执行插入操作时必须指明结点间的父子关系
• 插入操作必须正确处理指向父结点的指针
• 插入数据元素时需要从堆空间创建结点

To be continued

思考：如何实现 GTree (通用树结构) 的结点清除操作?

void clear() override
{
    // ...
}