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44
ja/codes/java/chapter_tree/array_binary_tree.java
View File

@@ -9,7 +9,7 @@ package chapter_tree;
import utils.*;
import java.util.*;
/* 配列ベースの二分木クラス */
/* 配列表現による二分木クラス */
class ArrayBinaryTree {
private List<Integer> tree;
@@ -18,30 +18,30 @@ class ArrayBinaryTree {
tree = new ArrayList<>(arr);
}
/* リストの容量 */
/* リスト容量 */
public int size() {
return tree.size();
}
/* インデックス i のノードの値を取得 */
public Integer val(int i) {
// インデックスが範囲外の場合、null を返す（空の位置を表す）
// インデックスが範囲外なら、空きを表す null を返す
if (i < 0 || i >= size())
return null;
return tree.get(i);
}
/* インデックス i のノードの左の子のインデックスを取得 */
/* インデックス i のノードの左子ノードのインデックスを取得 */
public Integer left(int i) {
return 2 * i + 1;
}
/* インデックス i のノードの右の子のインデックスを取得 */
/* インデックス i のノードの右子ノードのインデックスを取得 */
public Integer right(int i) {
return 2 * i + 2;
}
/* インデックス i のノードの親のインデックスを取得 */
/* インデックス i のノードの親ノードのインデックスを取得 */
public Integer parent(int i) {
return (i - 1) / 2;
}
@@ -49,7 +49,7 @@ class ArrayBinaryTree {
/* レベル順走査 */
public List<Integer> levelOrder() {
List<Integer> res = new ArrayList<>();
// 配列を走査
// 配列を直接走査する
for (int i = 0; i < size(); i++) {
if (val(i) != null)
res.add(val(i));
@@ -57,12 +57,12 @@ class ArrayBinaryTree {
return res;
}
/* 深さ優先走査 */
/* 深さ優先探索 */
private void dfs(Integer i, String order, List<Integer> res) {
// 空の位置の場合、戻る
// 空きスロットなら返す
if (val(i) == null)
return;
// 前順走査
// 先行順走査
if ("pre".equals(order))
res.add(val(i));
dfs(left(i), order, res);
@@ -75,7 +75,7 @@ class ArrayBinaryTree {
res.add(val(i));
}
/* 前順走査 */
/* 先行順走査 */
public List<Integer> preOrder() {
List<Integer> res = new ArrayList<>();
dfs(0, "pre", res);
@@ -100,7 +100,7 @@ class ArrayBinaryTree {
public class array_binary_tree {
public static void main(String[] args) {
// 二分木を初期化
// 特定の関数を使用して配列を二分木に変換
// ここでは、配列から直接二分木を生成する関数を利用する
List<Integer> arr = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, null, 6, 7, 8, 9, null, null, 12, null, null, 15);
TreeNode root = TreeNode.listToTree(arr);
@@ -110,7 +110,7 @@ public class array_binary_tree {
System.out.println("二分木の連結リスト表現:");
PrintUtil.printTree(root);
// 配列ベースの二分木クラス
// 配列表現による二分木クラス
ArrayBinaryTree abt = new ArrayBinaryTree(arr);
// ノードにアクセス
@@ -118,19 +118,19 @@ public class array_binary_tree {
Integer l = abt.left(i);
Integer r = abt.right(i);
Integer p = abt.parent(i);
System.out.println("\n現在のノードのインデックスは " + i + "、値 = " + abt.val(i));
System.out.println("その左の子のインデックスは " + l + "、値 = " + (l == null ? "null" : abt.val(l)));
System.out.println("その右の子のインデックスは " + r + "、値 = " + (r == null ? "null" : abt.val(r)));
System.out.println("その親のインデックスは " + p + "、値 = " + (p == null ? "null" : abt.val(p)));
System.out.println("\n現在のノードのインデックスは " + i + "、値は " + abt.val(i));
System.out.println("その左子ノードのインデックスは " + l + "、値は " + (l == null ? "null" : abt.val(l)));
System.out.println("その右子ノードのインデックスは " + r + "、値は " + (r == null ? "null" : abt.val(r)));
System.out.println("その親ノードのインデックスは " + p + "、値は " + (p == null ? "null" : abt.val(p)));
// 木を走査
List<Integer> res = abt.levelOrder();
System.out.println("\nレベル順走査は:" + res);
System.out.println("\nレベル順走査: " + res);
res = abt.preOrder();
System.out.println("前順走査は:" + res);
System.out.println("前順走査: " + res);
res = abt.inOrder();
System.out.println("中順走査は:" + res);
System.out.println("中順走査: " + res);
res = abt.postOrder();
System.out.println("後順走査は:" + res);
System.out.println("後順走査: " + res);
}
}
}

100
ja/codes/java/chapter_tree/avl_tree.java
View File

@@ -8,7 +8,7 @@ package chapter_tree;
import utils.*;
/* AVL木 */
/* AVL 木 */
class AVLTree {
TreeNode root; // 根ノード
@@ -18,76 +18,76 @@ class AVLTree {
return node == null ? -1 : node.height;
}
/* ノードの高さを更新 */
/* ノードの高さを更新する */
private void updateHeight(TreeNode node) {
// ノードの高さは最も高い部分木の高さ + 1
// ノードの高さは最も高い部分木の高さ + 1 に等しい
node.height = Math.max(height(node.left), height(node.right)) + 1;
}
/* 平衡因子を取得 */
/* 平衡係数を取得 */
public int balanceFactor(TreeNode node) {
// 空ノードの平衡因子は 0
// 空ノードの平衡係数は 0
if (node == null)
return 0;
// ノードの平衡因子 = 左部分木の高さ - 右部分木の高さ
// ノードの平衡係数 = 左部分木の高さ - 右部分木の高さ
return height(node.left) - height(node.right);
}
/* 右回転操作 */
/* 右回転 */
private TreeNode rightRotate(TreeNode node) {
TreeNode child = node.left;
TreeNode grandChild = child.right;
// child を軸として node を右に回転
// child を支点として node を右回転させる
child.right = node;
node.left = grandChild;
// ノードの高さを更新
// ノードの高さを更新する
updateHeight(node);
updateHeight(child);
// 回転後の部分木の根を返す
// 回転後の部分木の根ノードを返す
return child;
}
/* 左回転操作 */
/* 左回転 */
private TreeNode leftRotate(TreeNode node) {
TreeNode child = node.right;
TreeNode grandChild = child.left;
// child を軸として node を左に回転
// child を支点として node を左回転させる
child.left = node;
node.right = grandChild;
// ノードの高さを更新
// ノードの高さを更新する
updateHeight(node);
updateHeight(child);
// 回転後の部分木の根を返す
// 回転後の部分木の根ノードを返す
return child;
}
/* 回転操作を実行して部分木の平衡を回復 */
/* 回転操作を行い、この部分木の平衡を回復する */
private TreeNode rotate(TreeNode node) {
// node の平衡因子を取得
// ノード node の平衡係数を取得
int balanceFactor = balanceFactor(node);
// 左傾斜の木
// 左に偏った木
if (balanceFactor > 1) {
if (balanceFactor(node.left) >= 0) {
// 右回転
return rightRotate(node);
} else {
// 先に左回転、その後右回転
// 左回転してから右回転
node.left = leftRotate(node.left);
return rightRotate(node);
}
}
// 右傾斜の木
// 右に偏った木
if (balanceFactor < -1) {
if (balanceFactor(node.right) <= 0) {
// 左回転
return leftRotate(node);
} else {
// 先に右回転、その後左回転
// 右回転してから左回転
node.right = rightRotate(node.right);
return leftRotate(node);
}
}
// 平衡木、回転は不要、戻る
// 平衡木なので回転不要、そのまま返す
return node;
}
@@ -96,19 +96,19 @@ class AVLTree {
root = insertHelper(root, val);
}
/* 再帰的にノードを挿入（補助メソッド） */
/* ノードを再帰的に挿入する（補助メソッド） */
private TreeNode insertHelper(TreeNode node, int val) {
if (node == null)
return new TreeNode(val);
/* 1. 挿入位置を見つけてノードを挿入 */
/* 1. 挿入位置を探索してノードを挿入 */
if (val < node.val)
node.left = insertHelper(node.left, val);
else if (val > node.val)
node.right = insertHelper(node.right, val);
else
return node; // 重複ノードは挿入しない、戻る
updateHeight(node); // ノードの高さを更新
/* 2. 回転操作を実行して部分木の平衡を回復 */
return node; // 重複ノードは挿入せず、そのまま返す
updateHeight(node); // ノードの高さを更新する
/* 2. 回転操作を行い、部分木の平衡を回復する */
node = rotate(node);
// 部分木の根ノードを返す
return node;
@@ -119,11 +119,11 @@ class AVLTree {
root = removeHelper(root, val);
}
/* 再帰的にノードを削除（補助メソッド） */
/* ノードを再帰的に削除する（補助メソッド） */
private TreeNode removeHelper(TreeNode node, int val) {
if (node == null)
return null;
/* 1. ノードを見つけて削除 */
/* 1. ノードを探索して削除 */
if (val < node.val)
node.left = removeHelper(node.left, val);
else if (val > node.val)
@@ -131,14 +131,14 @@ class AVLTree {
else {
if (node.left == null || node.right == null) {
TreeNode child = node.left != null ? node.left : node.right;
// 子ノード数 = 0、ノードを削除して戻る
// 子ノード数 = 0 の場合、node をそのまま削除して返す
if (child == null)
return null;
// 子ノード数 = 1、ノードを削除
// 子ノード数 = 1 の場合、node をそのまま削除する
else
node = child;
} else {
// 子ノード数 = 2、中順走査の次のノードを削除し、現在のノードをそれで置き換える
// 子ノード数 = 2 の場合、中順走査の次のノードを削除し、そのノードで現在のノードを置き換える
TreeNode temp = node.right;
while (temp.left != null) {
temp = temp.left;
@@ -147,29 +147,29 @@ class AVLTree {
node.val = temp.val;
}
}
updateHeight(node); // ノードの高さを更新
/* 2. 回転操作を実行して部分木の平衡を回復 */
updateHeight(node); // ノードの高さを更新する
/* 2. 回転操作を行い、部分木の平衡を回復する */
node = rotate(node);
// 部分木の根ノードを返す
return node;
}
/* ノードを検索 */
/* ノードを探索 */
public TreeNode search(int val) {
TreeNode cur = root;
// ループで検索、葉ノードを通過後に終了
// ループで探索し、葉ノードを越えたら抜ける
while (cur != null) {
// 対象ノードは cur の右部分木にある
// 目標ノードは cur の右部分木にある
if (cur.val < val)
cur = cur.right;
// 対象ノードは cur の左部分木にある
// 目標ノードは cur の左部分木にある
else if (cur.val > val)
cur = cur.left;
// 対象ノードを見つけた、ループを終了
// 目標ノードが見つかったらループを抜ける
else
break;
}
// 対象ノードを返す
// 目標ノードを返す
return cur;
}
}
@@ -177,22 +177,22 @@ class AVLTree {
public class avl_tree {
static void testInsert(AVLTree tree, int val) {
tree.insert(val);
System.out.println("\nノード " + val + " を挿入後、AVL木は ");
System.out.println("\nノード " + val + " を挿入した後、AVL 木は");
PrintUtil.printTree(tree.root);
}
static void testRemove(AVLTree tree, int val) {
tree.remove(val);
System.out.println("\nノード " + val + " を削除後、AVL木は ");
System.out.println("\nノード " + val + " を削除した後、AVL 木は");
PrintUtil.printTree(tree.root);
}
public static void main(String[] args) {
/* 空のAVL木を初期化 */
/* 空の AVL 木を初期化する */
AVLTree avlTree = new AVLTree();
/* ノードを挿入 */
// ノード挿入後にAVL木がどのように平衡を保つかを確認
// ノード挿入後に AVL 木がどのように平衡を保つかに注目してほしい
testInsert(avlTree, 1);
testInsert(avlTree, 2);
testInsert(avlTree, 3);
@@ -204,17 +204,17 @@ public class avl_tree {
testInsert(avlTree, 10);
testInsert(avlTree, 6);
/* 重複ノードを挿入 */
/* 重複ノードを挿入する */
testInsert(avlTree, 7);
/* ノードを削除 */
// ノード削除後にAVL木がどのように平衡を保つかを確認
testRemove(avlTree, 8); // 次数 0 のノードを削除
testRemove(avlTree, 5); // 次数 1 のノードを削除
testRemove(avlTree, 4); // 次数 2 のノードを削除
// ノード削除後に AVL 木がどのように平衡を保つかに注目してほしい
testRemove(avlTree, 8); // 次数 0 のノードを削除する
testRemove(avlTree, 5); // 次数 1 のノードを削除する
testRemove(avlTree, 4); // 次数 2 のノードを削除する
/* ノードを検索 */
TreeNode node = avlTree.search(7);
System.out.println("\n見つかったノードオブジェクトは " + node + "、ノードの値 = " + node.val);
System.out.println("\n見つかったノードオブジェクトは " + node + "、ノード値 = " + node.val);
}
}
}

64
ja/codes/java/chapter_tree/binary_search_tree.java
View File

@@ -14,7 +14,7 @@ class BinarySearchTree {
/* コンストラクタ */
public BinarySearchTree() {
// 空の木を初期化
// 空の木を初期化する
root = null;
}
@@ -23,36 +23,36 @@ class BinarySearchTree {
return root;
}
/* ノードを検索 */
/* ノードを探索 */
public TreeNode search(int num) {
TreeNode cur = root;
// ループで検索、葉ノードを通過後に終了
// ループで探索し、葉ノードを越えたら抜ける
while (cur != null) {
// 対象ノードは cur の右部分木にある
// 目標ノードは cur の右部分木にある
if (cur.val < num)
cur = cur.right;
// 対象ノードは cur の左部分木にある
// 目標ノードは cur の左部分木にある
else if (cur.val > num)
cur = cur.left;
// 対象ノードを見つけた、ループを終了
// 目標ノードが見つかったらループを抜ける
else
break;
}
// 対象ノードを返す
// 目標ノードを返す
return cur;
}
/* ノードを挿入 */
public void insert(int num) {
// 木が空の場合、根ノードを初期化
// 木が空なら、根ノードを初期化する
if (root == null) {
root = new TreeNode(num);
return;
}
TreeNode cur = root, pre = null;
// ループで検索、葉ノードを通過後に終了
// ループで探索し、葉ノードを越えたら抜ける
while (cur != null) {
// 重複ノードを見つけた場合、戻る
// 重複ノードが見つかったら、直ちに返す
if (cur.val == num)
return;
pre = cur;
@@ -73,51 +73,51 @@ class BinarySearchTree {
/* ノードを削除 */
public void remove(int num) {
// 木が空の場合、戻る
// 木が空なら、そのまま早期リターンする
if (root == null)
return;
TreeNode cur = root, pre = null;
// ループで検索、葉ノードを通過後に終了
// ループで探索し、葉ノードを越えたら抜ける
while (cur != null) {
// 削除するノードを見つけた、ループを終了
// 削除対象のノードが見つかったら、ループを抜ける
if (cur.val == num)
break;
pre = cur;
// 削除するノードは cur の右部分木にある
// 削除対象ノードは cur の右部分木にある
if (cur.val < num)
cur = cur.right;
// 削除するノードは cur の左部分木にある
// 削除対象ノードは cur の左部分木にある
else
cur = cur.left;
}
// 削除するノードがない場合、戻る
// 削除対象ノードがなければそのまま返す
if (cur == null)
return;
// 子ノード数 = 0 または 1
// 子ノード数 = 0 or 1
if (cur.left == null || cur.right == null) {
// 子ノード数 = 0/1 の場合、child = null/その子ノード
// 子ノード数が 0 / 1 のとき、child = null / その子ノード
TreeNode child = cur.left != null ? cur.left : cur.right;
// ノード cur を削除
// ノード cur を削除する
if (cur != root) {
if (pre.left == cur)
pre.left = child;
else
pre.right = child;
} else {
// 削除されるノードが根の場合、根を再割り当て
// 削除ノードが根ノードなら、根ノードを再設定
root = child;
}
}
// 子ノード数 = 2
else {
// cur の中順走査の次のノードを取得
// 中順走査における cur の次ノードを取得
TreeNode tmp = cur.right;
while (tmp.left != null) {
tmp = tmp.left;
}
// 再帰的にノード tmp を削除
// ノード tmp を再帰的に削除
remove(tmp.val);
// cur を tmp で置き換える
// tmp で cur を上書きする
cur.val = tmp.val;
}
}
@@ -127,32 +127,32 @@ public class binary_search_tree {
public static void main(String[] args) {
/* 二分探索木を初期化 */
BinarySearchTree bst = new BinarySearchTree();
// 異なる挿入順序は様々な木構造を生成できることに注意。この特定の順序は完全二分木を作成する
// 注意：挿入順序が異なると異なる二分木が生成される。このシーケンスからは完全二分木を生成できる
int[] nums = { 8, 4, 12, 2, 6, 10, 14, 1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15 };
for (int num : nums) {
bst.insert(num);
}
System.out.println("\n初期化された二分木は\n");
System.out.println("\n初期化した二分木は\n");
PrintUtil.printTree(bst.getRoot());
/* ノードを検索 */
/* ノードを探索 */
TreeNode node = bst.search(7);
System.out.println("\n見つかったノードオブジェクトは " + node + "、ノードの値 = " + node.val);
System.out.println("\n見つかったノードオブジェクトは " + node + "、ノード値 = " + node.val);
/* ノードを挿入 */
bst.insert(16);
System.out.println("\nノード 16 を挿入後、二分木は\n");
System.out.println("\nノード 16 を挿入した後の二分木は\n");
PrintUtil.printTree(bst.getRoot());
/* ノードを削除 */
bst.remove(1);
System.out.println("\nノード 1 を削除後、二分木は\n");
System.out.println("\nノード 1 を削除後，二分木は\n");
PrintUtil.printTree(bst.getRoot());
bst.remove(2);
System.out.println("\nノード 2 を削除後、二分木は\n");
System.out.println("\nノード 2 を削除後，二分木は\n");
PrintUtil.printTree(bst.getRoot());
bst.remove(4);
System.out.println("\nノード 4 を削除後、二分木は\n");
System.out.println("\nノード 4 を削除後，二分木は\n");
PrintUtil.printTree(bst.getRoot());
}
}
}

6
ja/codes/java/chapter_tree/binary_tree.java
View File

@@ -17,7 +17,7 @@ public class binary_tree {
TreeNode n3 = new TreeNode(3);
TreeNode n4 = new TreeNode(4);
TreeNode n5 = new TreeNode(5);
// ノードの参照（ポインタ）を構築
// ノード間の参照（ポインタ）を構築する
n1.left = n2;
n1.right = n3;
n2.left = n4;
@@ -27,7 +27,7 @@ public class binary_tree {
/* ノードの挿入と削除 */
TreeNode P = new TreeNode(0);
// ノード P を n1 -> n2 の間に挿入
// n1 -> n2 の間にノード P を挿入
n1.left = P;
P.left = n2;
System.out.println("\nノード P を挿入後\n");
@@ -37,4 +37,4 @@ public class binary_tree {
System.out.println("\nノード P を削除後\n");
PrintUtil.printTree(n1);
}
}
}

18
ja/codes/java/chapter_tree/binary_tree_bfs.java
View File

@@ -12,31 +12,31 @@ import java.util.*;
public class binary_tree_bfs {
/* レベル順走査 */
static List<Integer> levelOrder(TreeNode root) {
// キューを初期化し、根ノードを追加
// キューを初期化し、ルートノードを追加する
Queue<TreeNode> queue = new LinkedList<>();
queue.add(root);
// 走査順序を格納するリストを初期化
// 走査順序を保存するためのリストを初期化する
List<Integer> list = new ArrayList<>();
while (!queue.isEmpty()) {
TreeNode node = queue.poll(); // キューのデキュー
list.add(node.val); // ノードの値を保存
TreeNode node = queue.poll(); // デキュー
list.add(node.val); // ノードの値を保存する
if (node.left != null)
queue.offer(node.left); // 左の子ノードをエンキュー
queue.offer(node.left); // 左子ノードをキューに追加
if (node.right != null)
queue.offer(node.right); // 右の子ノードをエンキュー
queue.offer(node.right); // 右子ノードをキューに追加
}
return list;
}
public static void main(String[] args) {
/* 二分木を初期化 */
// 特定の関数を使用して配列を二分木に変換
// ここでは、配列から直接二分木を生成する関数を利用する
TreeNode root = TreeNode.listToTree(Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7));
System.out.println("\n二分木を初期化\n");
PrintUtil.printTree(root);
/* レベル順走査 */
List<Integer> list = levelOrder(root);
System.out.println("\nレベル順走査でのノードの出力順序 = " + list);
System.out.println("\nレベル順走査のノード出力シーケンス = " + list);
}
}
}

20
ja/codes/java/chapter_tree/binary_tree_dfs.java
View File

@@ -13,11 +13,11 @@ public class binary_tree_dfs {
// 走査順序を格納するリストを初期化
static ArrayList<Integer> list = new ArrayList<>();
/* 前順走査 */
/* 先行順走査 */
static void preOrder(TreeNode root) {
if (root == null)
return;
// 訪問優先度: 根ノード -> 左部分木 -> 右部分木
// 訪問順序：根ノード -> 左部分木 -> 右部分木
list.add(root.val);
preOrder(root.left);
preOrder(root.right);
@@ -27,7 +27,7 @@ public class binary_tree_dfs {
static void inOrder(TreeNode root) {
if (root == null)
return;
// 訪問優先度: 左部分木 -> 根ノード -> 右部分木
// 訪問優先順: 左部分木 -> 根ノード -> 右部分木
inOrder(root.left);
list.add(root.val);
inOrder(root.right);
@@ -37,7 +37,7 @@ public class binary_tree_dfs {
static void postOrder(TreeNode root) {
if (root == null)
return;
// 訪問優先度: 左部分木 -> 右部分木 -> 根ノード
// 訪問優先順: 左部分木 -> 右部分木 -> 根ノード
postOrder(root.left);
postOrder(root.right);
list.add(root.val);
@@ -45,24 +45,24 @@ public class binary_tree_dfs {
public static void main(String[] args) {
/* 二分木を初期化 */
// 特定の関数を使用して配列を二分木に変換
// ここでは、配列から直接二分木を生成する関数を利用する
TreeNode root = TreeNode.listToTree(Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7));
System.out.println("\n二分木を初期化\n");
PrintUtil.printTree(root);
/* 前順走査 */
/* 先行順走査 */
list.clear();
preOrder(root);
System.out.println("\n前順走査でのノードの出力順序 = " + list);
System.out.println("\n先行順走査のノード出力シーケンス = " + list);
/* 中順走査 */
list.clear();
inOrder(root);
System.out.println("\n中順走査でのノードの出力順序 = " + list);
System.out.println("\n中間順走査のノード出力シーケンス = " + list);
/* 後順走査 */
list.clear();
postOrder(root);
System.out.println("\n後順走査でのノードの出力順序 = " + list);
System.out.println("\n後行順走査のノード出力シーケンス = " + list);
}
}
}