Java课程设计案例精编：通过三种数据结构实现树形结构 |21xrx.com

Java课程设计案例精编：通过三种数据结构实现树形结构

2023-06-18 04:25:04 深夜i -- --

Java 数据结构树形结构

在Java课程设计中，很多题目都需要我们实现一些树形结构，例如二叉树、红黑树等。在这篇文章中，我们将通过三种不同的数据结构来实现树形结构，包括ArrayList、LinkedList和HashMap。在代码实现方面，我们将章节分为三节，每一节分别实现一个数据结构。

第一节，我们将使用ArrayList实现简单的二叉树。二叉树是树形结构中简单的一种，所以我们将首先实现它。通过ArrayList的储存方式，我们可以很方便地实现二叉树的节点。代码案例如下：


import java.util.ArrayList;
public class BinaryTreeNode {
  int value;
  BinaryTreeNode left;
  BinaryTreeNode right;
  BinaryTreeNode(int value)
    this.value = value;
    left = null;
    right = null;
  
}
public class BinaryTree {
  private ArrayList
  nodeList;
 
  BinaryTree() {
    nodeList = new ArrayList
  ();
 
  }
  public void buildTree(int[] array) {
    for (int i = 0; i < array.length; i++) {
      BinaryTreeNode node = new BinaryTreeNode(array[i]);
      nodeList.add(i, node);
      if (i > 0) {
        int n = i / 2;
        if (i % 2 == 0) {
          nodeList.get(n - 1).right = node;
        } else {
          nodeList.get(n).left = node;
        }
      }
    }
  }
}

第二节，我们将使用LinkedList来实现一棵树形结构，这里我们将实现一棵有向树，它具有很好的可扩展性。我们将通过LinkedList来实现节点间的关系。在这个例子中，我们将实现一棵文件目录树，用来展示文件夹之间的关系。代码案例如下：


import java.util.LinkedList;
public class DirectoryTreeNode {
  String name;
  LinkedList
  children;
 
  public DirectoryTreeNode(String name) {
    this.name = name;
    children = new LinkedList
  ();
 
  }
  public void addChild(DirectoryTreeNode child) {
    children.addLast(child);
  }
  public void removeChild(DirectoryTreeNode child) {
    children.remove(child);
  }
}
public class DirectoryTree {
  private DirectoryTreeNode root;
  public DirectoryTree(String rootName) {
    root = new DirectoryTreeNode(rootName);
  }
  public DirectoryTreeNode getRoot()
    return root;
  
}

第三节，我们将使用HashMap来实现一棵哈夫曼树，这是通过字符出现频率来构建树形结构的一种方式。在这个例子中，我们将通过HashMap来储存字符及其出现的次数，然后通过哈夫曼算法来构造哈夫曼树。代码案例如下：


import java.util.Comparator;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
import java.util.PriorityQueue;
public class HuffmanNode {
  String text;
  int frequency;
  HuffmanNode leftChild;
  HuffmanNode rightChild;
  public HuffmanNode() {}
  public HuffmanNode(String text, int frequency)
    this.text = text;
    this.frequency = frequency;
  
}
public class HuffmanTree {
  private HuffmanNode root;
  public HuffmanTree(Map
  frequencyMap) {
 
    PriorityQueue
  priorityQueue = new PriorityQueue 
  
   (
  
 
        Comparator.comparing(HuffmanNode::getFrequency));
    for (Map.Entry
  entry : frequencyMap.entrySet()) {
 
      HuffmanNode node = new HuffmanNode(entry.getKey(), entry.getValue());
      priorityQueue.add(node);
    }
    while (priorityQueue.size() > 1) {
      HuffmanNode firstNode = priorityQueue.poll();
      HuffmanNode secondNode = priorityQueue.poll();
      HuffmanNode parentNode = new HuffmanNode(firstNode.text + secondNode.text,
          firstNode.frequency + secondNode.frequency);
      parentNode.leftChild = firstNode;
      parentNode.rightChild = secondNode;
      priorityQueue.add(parentNode);
    }
    root = priorityQueue.poll();
  }
}

通过以上三个例子，我们可以看到通过不同的数据结构，我们可以实现不同类型的树形结构。不同的数据结构有不同的适用场合，我们应根据应用场景来选择合适的数据结构。这么说来，Java编程中的数据结构真的很重要呢！

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