
首先,我们定义通用树的节点结构。一个通用树的节点通常包含一个键(key)用于标识,以及一个子节点列表(children),因为通用树的每个节点可以拥有任意数量的子节点。
import java.util.ArrayList;
public class Node {
int key; // 节点键值
ArrayList<Node> children = new ArrayList<>(); // 存储子节点的列表
/**
* 判断当前节点是否有子节点。
* 虽然在查找父节点的逻辑中不直接使用,但有助于理解节点特性。
* @return 如果有子节点返回 true,否则返回 false。
*/
public boolean hasChildren(){
return !children.isEmpty(); // 更简洁的判断方式
}
}要查找一个指定键值(token)的节点的父节点,我们可以利用广度优先遍历(Breadth-First Search, BFS)算法。BFS 是一种逐层探索树或图的算法,非常适合解决需要查找最近关系或最短路径的问题,例如查找父节点。
算法核心思想: BFS 使用队列(Queue)来管理待访问的节点。它从根节点开始,先访问当前节点的所有子节点,然后将这些子节点加入队列,再从队列中取出下一个节点进行同样的操作,直到队列为空或找到目标。
在查找父节点的场景中,当我们从队列中取出一个节点 p(作为潜在的父节点)时,我们会遍历它的所有子节点 c。如果发现某个子节点 c 的键值与我们正在寻找的 token 匹配,那么当前的 p 就是我们目标节点的父节点,我们可以立即返回 p。如果 c 不匹配,我们就将 c 加入队列,以便在后续的迭代中将其作为潜在的父节点进行检查。
下面是基于上述原理的 Java 实现代码:
import java.util.ArrayList;
import java.util.LinkedList;
import java.util.Queue;
public class TreeOperations {
/**
* 在通用树中查找指定键值节点的父节点。
* 使用广度优先遍历(BFS)实现。
*
* @param root 树的根节点。
* @param token 要查找的子节点的键值。
* @return 如果找到,返回目标节点的父节点;如果未找到或目标节点是根节点(无父节点),则返回 null。
*/
public static Node findParent(Node root, int token) {
// 如果树为空,或者根节点为空,直接返回null
if (root == null) {
return null;
}
// 使用LinkedList作为Queue的实现
Queue<Node> queue = new LinkedList<>();
queue.add(root); // 将根节点加入队列,作为遍历的起点
// 广度优先遍历
while (!queue.isEmpty()) {
Node currentNode = queue.poll(); // 从队列中取出当前节点,它将作为潜在的父节点
// 遍历当前节点的所有子节点
for (Node child : currentNode.children) {
// 如果子节点的键值与目标token匹配
if (child.key == token) {
return currentNode; // 找到了,当前节点就是目标节点的父节点
}
// 如果子节点不匹配,将其加入队列,以便后续作为潜在的父节点进行检查
queue.add(child);
}
}
// 遍历完所有节点仍未找到,说明目标节点不存在或其是根节点(无父节点)
return null;
}
public static void main(String[] args) {
// 构建一个示例通用树
// 1
// /|\
// 2 3 4
// / \ \
// 5 6 7
Node root = new Node();
root.key = 1;
Node node2 = new Node(); node2.key = 2;
Node node3 = new Node(); node3.key = 3;
Node node4 = new Node(); node4.key = 4;
root.children.add(node2);
root.children.add(node3);
root.children.add(node4);
Node node5 = new Node(); node5.key = 5;
Node node6 = new Node(); node6.key = 6;
node2.children.add(node5);
node2.children.add(node6);
Node node7 = new Node(); node7.key = 7;
node4.children.add(node7);
// 测试查找
Node parentOf6 = findParent(root, 6);
if (parentOf6 != null) {
System.out.println("节点 6 的父节点是: " + parentOf6.key); // 预期输出 2
} else {
System.out.println("未找到节点 6 的父节点。");
}
Node parentOf7 = findParent(root, 7);
if (parentOf7 != null) {
System.out.println("节点 7 的父节点是: " + parentOf7.key); // 预期输出 4
} else {
System.out.println("未找到节点 7 的父节点。");
}
Node parentOf1 = findParent(root, 1); // 根节点无父节点
if (parentOf1 != null) {
System.out.println("节点 1 的父节点是: " + parentOf1.key);
} else {
System.out.println("未找到节点 1 的父节点(或其是根节点)。"); // 预期输出 未找到...
}
Node parentOf99 = findParent(root, 99); // 不存在的节点
if (parentOf99 != null) {
System.out.println("节点 99 的父节点是: " + parentOf99.key);
} else {
System.out.println("未找到节点 99 的父节点。"); // 预期输出 未找到...
}
}
}通过本教程,您应该已经掌握了在通用树中利用广度优先遍历查找指定节点父节点的方法。理解
以上就是通用树中查找节点父节点:基于广度优先遍历的实现指南的详细内容,更多请关注php中文网其它相关文章!
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