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如何用C++实现二叉搜索树?C++数据结构与算法实战【手写代码】

裘德小鎮的故事

裘德小鎮的故事

发布时间:2025-12-24 12:09:32

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来源于php中文网

原创

二叉搜索树(BST)的核心性质是左子树所有节点值小于根、右子树所有节点值大于根,且左右子树本身也必须是BST;其节点结构含val、left、right指针,BST类仅持根指针;关键操作中,插入按大小递归插入空位,查找可迭代实现,删除分无子、单子、双子三种情况处理,推荐用右子树最小值替代双子节点;中序遍历结果严格升序,可用于验证正确性。

如何用c++实现二叉搜索树?c++数据结构与算法实战【手写代码】

二叉搜索树的核心性质

二叉搜索树(BST)不是普通二叉树,它有明确的大小约束:左子树所有节点值都小于根节点,右子树所有节点值都大于根节点,且左右子树本身也必须是BST。这个递归定义决定了插入、查找、删除都必须维护该性质,不能只看一层父子关系。

节点结构与基础框架

先定义一个简洁清晰的节点结构,用指针管理左右子树,避免裸指针裸删带来的风险:

  // 节点结构
  struct TreeNode {
    int val;
    TreeNode* left;
    TreeNode* right;
    TreeNode() : val(0), left(nullptr), right(nullptr) {}
    TreeNode(int x) : val(x), left(nullptr), right(nullptr) {}
    TreeNode(int x, TreeNode* l, TreeNode* r) : val(x), left(l), right(r) {}
  };

整个BST类只需持有一个指向根节点的指针,不额外存size或parent等字段——保持轻量,按需扩展。

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关键操作:插入、查找、删除

插入:从根开始比较,小则进左,大则进右,遇到空位置就新建节点。递归写法最直观:

  • 若当前为空,直接返回新节点
  • 若val小于当前节点值,递归处理左子树并更新left指针
  • 若val大于当前节点值,递归处理右子树并更新right指针
  • 相等时不插入(BST通常不允许重复值;如需支持,可加count字段)

查找:同样递归或迭代均可。迭代更省内存,逻辑直白:

Med-PaLM
Med-PaLM

来自 Google Research 的大型语言模型,专为医学领域设计。

下载
  • 从root出发,不为空时循环
  • 相等则返回true;小于则跳left;大于则跳right
  • 走到空指针说明不存在

删除是最易出错的部分,分三种情况处理:

  • 待删节点无子节点:直接删,父节点对应指针置nullptr
  • 只有一个子节点:用子节点替代自己(连上父节点,继承子树)
  • 有两个子节点:找左子树最大值右子树最小值来替换(二者都满足BST性质),再递归删除那个被挪走的节点

推荐统一用“右子树最小值”策略,实现稳定:

  // 找右子树最小节点(中序后继)
  TreeNode* findMin(TreeNode* node) {
    while (node->left) node = node->left;
    return node;
  }

中序遍历验证BST正确性

BST的中序遍历结果一定是严格升序数组。这是调试和单元测试的重要依据:

  • 递归中序:左 → 根 → 右,把val依次push_back到vector
  • 运行后检查vector是否单调递增
  • 也可用迭代+方式避免递归栈溢出(尤其深树场景)

不依赖输出,而是用prev_val记录前一个值,边遍历边比较,空间O(1),适合大数据量校验。

基本上就这些。手写BST重在理解递归结构和边界处理,不必追求炫技,把插入、查、删三个函数写稳,再加个中序验证,就能覆盖95%的使用场景。

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