/// <summary>
/// Вставляет значение в определённый узел дерева
/// </summary>
/// <param name="data">Значение</param>
/// <param name="node">Целевой узел для вставки</param>
/// <param name="parent">Родительский узел</param>
private void Insert(long data, BinaryTreeP node, BinaryTreeP parent)
{
if (node.Data == null || node.Data == data)
{
node.Data = data;
node.Parent = parent;
return;
}
if (node.Data > data)
{
if (node.Left == null)
{
node.Left = new BinaryTreeP();
}
Insert(data, node.Left, node);
}
else
{
if (node.Right == null)
{
node.Right = new BinaryTreeP();
}
Insert(data, node.Right, node);
}
}
private void FormPTree(BinaryTreeP node)
{
var queue = new Queue <BinaryTreeP>(); // создать новую очередь
queue.Enqueue(node); // поместить в очередь первый уровень
while (queue.Count != 0) // пока очередь не пуста
{
//если у текущей ветви есть листья, их тоже добавить в очередь
if (queue.Peek().Left != null)
{
queue.Enqueue(queue.Peek().Left);
}
if (queue.Peek().Right != null)
{
queue.Enqueue(queue.Peek().Right);
}
//извлечь из очереди информационное поле последнего элемента
graph.AddVertex(queue.Peek().Data.ToString()); // убрать последний элемент очереди
if (queue.Peek().Parent != null)
{
graph.AddEdge(new Edge <string>(queue.Peek().Parent.Data.ToString(), queue.Peek().Data.ToString()));
}
queue.Dequeue();
}
}
/// <summary>
/// Зеркальное отражение дерева
/// </summary>
/// <param name="node">Корень дерева</param>
/// <returns></returns>
public BinaryTreeP MirrorTree(BinaryTreeP node)
{
if (node.Left != null && node.Right != null)
{
BinaryTreeP temp = new BinaryTreeP();
temp = node.Left;
node.Left = node.Right;
node.Right = temp;
MirrorTree(node.Right);
MirrorTree(node.Left);
}
else
{
if (node.Left == null && node.Right != null)
{
return(MirrorTree(node.Right));
}
else if (node.Right == null && node.Left != null)
{
return(MirrorTree(node.Left));
}
else
{
return(null);
}
}
return(null);
}
/// <summary>
/// Вставляет целочисленное значение в дерево
/// </summary>
/// <param name="data">Значение, которое добавится в дерево</param>
public void Insert(long data)
{
// Если найден свободный узел для вставки значения или значения равны
if (Data == null || Data == data)
{
Data = data;
return;
}
if (Data > data) // Если вставляемое значение меньше значения узла
{
if (Left == null)
{
Left = new BinaryTreeP();
}
Insert(data, Left, this);
}
else // Если вставляемое значение больше значения узла
{
if (Right == null)
{
Right = new BinaryTreeP();
}
Insert(data, Right, this);
}
}
/// <summary>
/// Поиск минимального значения в дереве
/// </summary>
/// <param name="node">Узел</param>
/// <returns>Минимальный узел</returns>
public BinaryTreeP FindMin(BinaryTreeP node) // Минимальное значение у самого левого
{
if (node.Left != null)
{
return(FindMin(node.Left));
}
return(node);
}
/// <summary>
/// Поиск максимального значения в дереве
/// </summary>
/// <param name="node">Узел</param>
/// <returns>Максимальный узел</returns>
public BinaryTreeP FindMax(BinaryTreeP node) // Максимальное значение у самого правого
{
if (node.Right != null)
{
return(FindMax(node.Right));
}
return(node);
}
/// <summary>
/// Количество узлов в дереве
/// </summary>
/// <param name="node">Корень дерева</param>
/// <returns></returns>
public int NumNodes(BinaryTreeP node)
{
if (node == null)
{
return(0);
}
return(NumNodes(node.Left) + 1 + NumNodes(node.Right));
}
/// <summary>
/// Концевой обход (RCL -right, center, left)
/// </summary>
/// <param name="node">текущий "элемент дерева" (ref - передача по ссылке)</param>
/// <param name="s">строка, в которой накапливается результат (ref - передача по ссылке)</param>
/// <param name="detailed"></param>
public void RCL(BinaryTreeP node, ref string s, bool detailed)
{
if (node != null)
{
RCL(node.Right, ref s, detailed); // обойти правое поддерево
s += node.Data.ToString() + " "; // запомнить текущее значение
RCL(node.Left, ref s, detailed); // обойти левое поддерево
}
}
/// <summary>
/// Считывание бинарного дерева из файла
/// </summary>
/// <returns></returns>
public BinaryTreeP ReadFile()
{
OpenFileDialog open = new OpenFileDialog(); // save - имя компонента SaveFileDialog
string Fname = ""; // для имени файла
// задание начальной директории
open.InitialDirectory = @"С:\";
// задание свойства Filter
open.Filter = "txt files (*.txt)|*.txt";
// задание свойства FilterIndex – выбор типа файла
open.FilterIndex = 2;
// свойство Title - название окна диалога выбора файла
open.Title = "Открыть файл";
if (open.ShowDialog() == DialogResult.OK)
{ // получаем имя файла для сохранения данных
Fname = open.FileName;
FileStream fs = new FileStream(Fname, FileMode.Open, FileAccess.Read);
if (fs != null) // в случае успеха создания объекта fs
{ // создаем объект типа StreamReader и
// ассоциируем его с объектом fs
StreamReader r = new StreamReader(fs);
// коллекция для данных из файла
List <int> array = new List <int>();
while (!r.EndOfStream) // пока нет конца потока
{
try
{
array.Add(Convert.ToInt32(r.ReadLine()));
}
catch (Exception)
{
MessageBox.Show("Ошибка чтения массива из файла!", "Error");
}
}
r.Close(); fs.Close();
BinaryTreeP newTree = new BinaryTreeP();
for (int j = 0; j < array.Count; j++)
{
newTree.Insert(array[j]);
}
return(newTree);
}
else
{
MessageBox.Show("Ошибка чтения из файла!", "Ошибка"); return(this);
}
}
else
{
return(this);
}
}
/// <summary>
/// Левый поворот вокруг узла node
/// </summary>
/// <param name="node"></param>
/// <returns></returns>
private BinaryTreeP RotateLeft(BinaryTreeP node)
{
if (node.Parent == null)
{
node.Right.Parent = null;
}
BinaryTreeP p = node.Right;
node.Right = p.Left;
p.Left = node;
node.Parent = p;
return(p);
}
/// <summary>
/// Правый поворот вокруг узла node
/// </summary>
/// <param name="node"></param>
/// <returns></returns>
private BinaryTreeP RotateRight(BinaryTreeP node)
{
if (node.Parent == null)
{
node.Left.Parent = null;
}
BinaryTreeP q = node.Left;
node.Left = q.Right;
q.Right = node;
node.Parent = q;
return(q);
}
/// <summary>
/// Количество элементов в определённом узле
/// </summary>
/// <param name="node">Узел для подсчета</param>
/// <returns></returns>
private long CountElements(BinaryTreeP node)
{
long count = 1;
if (node.Right != null)
{
count += CountElements(node.Right);
}
if (node.Left != null)
{
count += CountElements(node.Left);
}
return(count);
}
/// <summary>
/// Формирование графа бинарного дерева поиска на указателях
/// </summary>
/// <param name="node"></param>
/// <param name="select"></param>
private void DrawBTree(BinaryTreeP node, int?select)
{
if (node != null)
{
Mgraph.GraphAttr.NodeAttr.Shape = Shape.Circle;
Node gnode;
if (node.Parent == null)
{
gnode = Mgraph.AddNode(node.Data.ToString());
if (node.Data == select)
{
gnode.Attr.Fillcolor = Microsoft.Glee.Drawing.Color.Red;
}
}
else
{
if (node.Parent.Left == node)
{
gnode = Mgraph.AddNode(node.Data.ToString());
if (node.Data == select)
{
gnode.Attr.Fillcolor = Microsoft.Glee.Drawing.Color.Red;
}
Edge edge = Mgraph.AddEdge(node.Parent.Data.ToString(), "L", node.Data.ToString());
edge.Attr.ArrowHeadAtSource = ArrowStyle.None;
}
if (node.Parent.Right == node)
{
gnode = Mgraph.AddNode(node.Data.ToString());
if (node.Data == select)
{
gnode.Attr.Fillcolor = Microsoft.Glee.Drawing.Color.Red;
}
Edge edge = Mgraph.AddEdge(node.Parent.Data.ToString(), "R", node.Data.ToString());
edge.Attr.ArrowHeadAtSource = ArrowStyle.None;
}
}
if (node.Left != null)
{
DrawBTree(node.Left, select);
}
if (node.Right != null)
{
DrawBTree(node.Right, select);
}
}
}
private int getWidth(BinaryTreeP root, int level)
{
if (root == null)
{
return(0);
}
if (level == 1)
{
return(1);
}
else if (level > 1)
{
return(getWidth(root.Left, level - 1) + getWidth(root.Right, level - 1));
}
return(0);
}
public int MaxWidth(BinaryTreeP root)
{
int maxWidth = 0;
int width = 0;
int h = Height(root);
for (int i = 1; i < h; i++)
{
width = getWidth(root, i);
if (width > maxWidth)
{
maxWidth = width;
}
}
return(maxWidth);
}
/// <summary>
/// Определяет, в какой ветви для родительского лежит данный узел
/// </summary>
/// <param name="node"></param>
/// <returns></returns>
private BinSide?MeForParent(BinaryTreeP node)
{
if (node.Parent == null)
{
return(null);
}
if (node.Parent.Left == node)
{
return(BinSide.Left);
}
if (node.Parent.Right == node)
{
return(BinSide.Right);
}
return(null);
}
public BinaryTreeForm()
{
InitializeComponent();
AVLtree = new AVLTree();
errorInput = new ErrorProvider();
errorOperation = new ErrorProvider();
errorRealisation = new ErrorProvider();
Mgraph = new Graph("Tree");
BinaryTree = new BinaryTreeP();
BinaryTreeA = new BinaryTreeArray();
timeAVL = new OperationTime();
timeBP = new OperationTime();
timeBA = new OperationTime();
Operations.SelectedIndex = 0;
Realisations.SelectedIndex = 0;
}
/// <summary>
/// Ищет значение в определённом узле
/// </summary>
/// <param name="data">Значение для поиска</param>
/// <param name="node">Узел для поиска</param>
/// <returns></returns>
private BinaryTreeP Find(long data, BinaryTreeP node)
{
if (node == null)
{
return(null);
}
if (node.Data == data)
{
return(node);
}
if (node.Data > data)
{
return(Find(data, node.Left));
}
return(Find(data, node.Right));
}
/// <summary>
/// Метод выполнающий балансировку
/// </summary>
/// <param name="node"></param>
/// <returns></returns>
public BinaryTreeP Balance(BinaryTreeP node)
{
if (BalanceFactor(node) == 2)
{
if (BalanceFactor(node.Right) < 0)
{
node.Right = RotateRight(node.Right);
}
return(RotateLeft(node));
}
if (BalanceFactor(node) == -2)
{
if (BalanceFactor(node.Left) > 0)
{
node.Left = RotateLeft(node.Left);
}
return(RotateRight(node));
}
return(node);
}
/// <summary>
/// Порядок узла
/// </summary>
/// <param name="node">Узел</param>
/// <param name="order">0</param>
/// <returns>Порядок узла</returns>
public int Height(BinaryTreeP node)
{
if (node == null)
{
return(0);
}
else
{
int lheight = Height(node.Left);
int rheight = Height(node.Right);
if (lheight > rheight)
{
return(lheight + 1);
}
else
{
return(rheight + 1);
}
}
}
/// <summary>
/// Обход дерева в ширину (итерационно, используется очередь)
/// </summary>
/// <param name="node">текущий "элемент дерева" </param>
/// <param name="s">строка, в которой накапливается результат (ref - передача по ссылке)</param>
/// <param name="detailed"></param>
public void Across(BinaryTreeP node, ref string s, bool detailed)
{
var queue = new Queue <BinaryTreeP>(); // создать новую очередь
queue.Enqueue(node); // поместить в очередь первый уровень
while (queue.Count != 0) // пока очередь не пуста
{
//если у текущей ветви есть листья, их тоже добавить в очередь
if (queue.Peek().Left != null)
{
queue.Enqueue(queue.Peek().Left);
}
if (queue.Peek().Right != null)
{
queue.Enqueue(queue.Peek().Right);
}
//извлечь из очереди информационное поле последнего элемента
s += queue.Peek().Data.ToString() + " "; // убрать последний элемент очереди
queue.Dequeue();
}
}
/// <summary>
/// Обработчик события смены значения в ComboBox
/// </summary>
/// <param name="sender"></param>
/// <param name="e"></param>
private void openToolStripMenuItem_Click(object sender, EventArgs e)
{
Mgraph = new Graph("Tree");
switch (Realisations.SelectedIndex) // Если поменялась реализация, то меняем изображение
{
case 0:
AVLtree = AVLtree.ReadFile();
DrawAVLTree(AVLtree, null);
break;
case 1:
BinaryTree = BinaryTree.ReadFile();
DrawBTree(BinaryTree, null);
break;
case 2:
BinaryTreeA = BinaryTreeA.ReadFile();
DrawBATree(1, null);
break;
}
gViewer.Graph = Mgraph;
}
private void FileData(BinaryTreeP node, ref List <int> s)
{
if (node != null)
{
var queue = new Queue <BinaryTreeP>(); // создать новую очередь
queue.Enqueue(node); // поместить в очередь первый уровень
while (queue.Count != 0) // пока очередь не пуста
{
//если у текущей ветви есть листья, их тоже добавить в очередь
if (queue.Peek().Left != null)
{
queue.Enqueue(queue.Peek().Left);
}
if (queue.Peek().Right != null)
{
queue.Enqueue(queue.Peek().Right);
}
//извлечь из очереди информационное поле последнего элемента
s.Add((int)queue.Peek().Data); // убрать последний элемент очереди
queue.Dequeue();
}
}
}
/// <summary>
/// Обработчик нажатия на кнопку Выполнить
/// </summary>
/// <param name="sender"></param>
/// <param name="e"></param>
private void Calculate_Click(object sender, EventArgs e)
{
int k = Operations.SelectedIndex;
int r = Realisations.SelectedIndex;
string result = "";
// Если дерево пустое, то разрешается только вставка
if ((AVLtree.Data == null && k != 0 && r == 0) || (BinaryTree.Data == null && k != 0 && r == 1) || (BinaryTreeA.tree[1] == null && k != 0 && r == 2))
{
MessageBox.Show("Дерево пусто!", "Ошибка");
return;
}
switch (k)
{
case 0: // Вставка
if (!CheckInput())
{
return;
} // Проверка вводимых данных
switch (r)
{
case 0:
timeAVL.TimeStart(); // запуск времени
AVLtree = AVLtree.Insert(Convert.ToInt32(DataInput.Text));
timeAVL.InsertTimeStop(); // остановка времени
break;
case 1:
timeBP.TimeStart(); // запуск времени
BinaryTree.Insert(Convert.ToInt32(DataInput.Text));
timeBP.InsertTimeStop(); // остановка времени
break;
case 2:
timeBA.TimeStart(); // запуск времени
BinaryTreeA.Insert(Convert.ToInt32(DataInput.Text));
timeBA.InsertTimeStop(); // остановка времени
break;
}
break;
case 1:
if (!CheckInput())
{
return;
}
switch (r) // Удаление
{
case 0:
timeAVL.TimeStart(); // запуск времени
AVLtree = AVLtree.Remove(Convert.ToInt32(DataInput.Text));
timeAVL.RemoveTimeStop(); // остановка времени
break;
case 1:
timeBP.TimeStart(); // запуск времени
BinaryTree.Remove(Convert.ToInt32(DataInput.Text));
timeBP.RemoveTimeStop(); // остановка времени
break;
case 2:
timeBA.TimeStart();
BinaryTreeA.RemoveNodeData(Convert.ToInt32(DataInput.Text));
timeBA.RemoveTimeStop(); // остановка времени
break;
}
break;
case 2:
int height = 0;
switch (r) // Высота дерева
{
case 0:
height = AVLtree.Height(AVLtree);
break;
case 1:
height = BinaryTree.Height(BinaryTree);
break;
case 2:
height = BinaryTreeA.Height(1);
break;
}
result = "Высота дерева = " + height;
break;
case 3:
switch (r) // Удаление дерева
{
case 0:
AVLtree = new AVLTree();
break;
case 1:
BinaryTree = new BinaryTreeP();
break;
case 2:
BinaryTreeA = new BinaryTreeArray();
break;
}
Mgraph = new Graph("Tree");
gViewer.Graph = Mgraph;
break;
case 4:
int width = 0;
switch (r) // Максимальная ширина
{
case 0:
width = AVLtree.MaxWidth(AVLtree);
break;
case 1:
width = BinaryTree.MaxWidth(BinaryTree);
break;
case 2:
width = BinaryTreeA.MaxWidth(1);
break;
}
result = "Максимальная ширина дерева = " + width;
break;
case 5:
int nodes = 0;
switch (r) // Количество узлов
{
case 0:
nodes = AVLtree.NumNodes(AVLtree);
break;
case 1:
nodes = BinaryTree.NumNodes(BinaryTree);
break;
case 2:
nodes = BinaryTreeA.CountElements();
break;
}
result = "Количество узлов в дереве = " + nodes;
break;
case 6:
if (!CheckInput())
{
return;
}
Mgraph = new Graph("Tree");
switch (r) // Поиск узла
{
case 0:
timeAVL.TimeStart(); // запуск времени
if (AVLtree.Find(Convert.ToInt32(DataInput.Text)) == null)
{
timeAVL.FindTimeStop(); // остановка времени
result = "Элемент не найден!";
DrawAVLTree(AVLtree, null);
}
else
{
timeAVL.FindTimeStop(); // остановка времени
result = "Элемент найден!";
DrawAVLTree(AVLtree, Convert.ToInt32(DataInput.Text));
}
break;
case 1:
timeBP.TimeStart(); // запуск времени
if (BinaryTree.Find(Convert.ToInt32(DataInput.Text)) == null)
{
timeBP.FindTimeStop(); // остановка времени
result = "Элемент не найден!";
DrawBTree(BinaryTree, null);
}
else
{
timeBP.FindTimeStop(); // остановка времени
result = "Элемент найден!";
DrawBTree(BinaryTree, Convert.ToInt32(DataInput.Text));
}
break;
case 2:
timeBA.TimeStart(); // запуск времени
if (BinaryTreeA.Find(Convert.ToInt32(DataInput.Text)) == -1)
{
timeBA.FindTimeStop(); // остановка времени
result = "Элемент не найден!";
DrawBTree(BinaryTree, null);
}
else
{
timeBA.FindTimeStop(); // остановка времени
result = "Элемент найден!";
DrawBATree(1, Convert.ToInt32(DataInput.Text));
}
break;
}
gViewer.Graph = Mgraph;
break;
case 7:
int max = 0;
Mgraph = new Graph("Tree");
switch (r) // Поиск максимального значения
{
case 0:
max = (int)AVLtree.FindMax(AVLtree).Data;
DrawAVLTree(AVLtree, max);
break;
case 1:
max = (int)BinaryTree.FindMax(BinaryTree).Data;
DrawBTree(BinaryTree, max);
break;
case 2:
max = (int)BinaryTreeA.tree[BinaryTreeA.FindMax(1)];
DrawBATree(1, max);
break;
}
gViewer.Graph = Mgraph;
result = "Максимальный элемент = " + max;
break;
case 8:
int min = 0;
Mgraph = new Graph("Tree");
switch (r) // Поиск минимального значения
{
case 0:
min = (int)AVLtree.FindMin(AVLtree).Data;
DrawAVLTree(AVLtree, min);
break;
case 1:
min = (int)BinaryTree.FindMin(BinaryTree).Data;
DrawBTree(BinaryTree, min);
break;
case 2:
min = (int)BinaryTreeA.tree[BinaryTreeA.FindMin(1)];
DrawBATree(1, min);
break;
}
gViewer.Graph = Mgraph;
result = "Минимальный элемент = " + min;
break;
case 9:
switch (r) // Обход в глубину
{
case 0:
AVLtree.CLR(AVLtree, ref result, false);
break;
case 1:
BinaryTree.CLR(BinaryTree, ref result, false);
break;
case 2:
BinaryTreeA.CLR(1, ref result, false);
break;
}
break;
case 10:
switch (r) // Обход в глубину
{
case 0:
AVLtree.LCR(AVLtree, ref result, false);
break;
case 1:
BinaryTree.LCR(BinaryTree, ref result, false);
break;
case 2:
BinaryTreeA.LCR(1, ref result, false);
break;
}
break;
case 11:
switch (r) // Обход в глубину
{
case 0:
AVLtree.RCL(AVLtree, ref result, false);
break;
case 1:
BinaryTree.RCL(BinaryTree, ref result, false);
break;
case 2:
BinaryTreeA.RCL(1, ref result, false);
break;
}
break;
case 12:
switch (r) // Обход в ширину
{
case 0:
AVLtree.Across(AVLtree, ref result, false);
break;
case 1:
BinaryTree.Across(BinaryTree, ref result, false);
break;
case 2:
BinaryTreeA.Across(1, ref result, false);
break;
}
break;
case 13:
switch (r) // Зеркальное отражение дерева
{
case 0:
AVLtree.MirrorTree(AVLtree);
break;
case 1:
BinaryTree.MirrorTree(BinaryTree);
break;
case 2:
BinaryTreeA.MirrorTree(1);
break;
}
break;
default:
return;
}
if (k == 0 || k == 1 || k == 13) // Если внешний вид дерева изменился, то перерисовываем дерево
{
Mgraph = new Graph("Tree");
switch (r)
{
case 0:
DrawAVLTree(AVLtree, null);
break;
case 1:
DrawBTree(BinaryTree, null);
break;
case 2:
DrawBATree(1, null);
break;
}
gViewer.Graph = Mgraph;
}
else
{
Results.Text = result;
}
}
/// <summary>
/// Удаляет узел из дерева
/// </summary>
/// <param name="node">Удаляемый узел</param>
public void Remove(BinaryTreeP node)
{
if (node == null)
{
return;
}
var me = MeForParent(node);
//Если у узла нет дочерних элементов, его можно смело удалять
if (node.Left == null && node.Right == null)
{
if (me == BinSide.Left)
{
node.Parent.Left = null;
}
else
{
node.Parent.Right = null;
}
return;
}
//Если нет левого дочернего, то правый дочерний становится на место удаляемого
if (node.Left == null)
{
if (me == BinSide.Left)
{
node.Parent.Left = node.Right;
}
else
{
node.Parent.Right = node.Right;
}
node.Right.Parent = node.Parent;
return;
}
//Если нет правого дочернего, то левый дочерний становится на место удаляемого
if (node.Right == null)
{
if (me == BinSide.Left)
{
node.Parent.Left = node.Left;
}
else
{
node.Parent.Right = node.Left;
}
node.Left.Parent = node.Parent;
return;
}
//Если присутствуют оба дочерних узла
//то правый ставим на место удаляемого
//а левый вставляем в правый
if (me == BinSide.Left)
{
node.Parent.Left = node.Right;
}
if (me == BinSide.Right)
{
node.Parent.Right = node.Right;
}
if (me == null)
{
var bufLeft = node.Left;
var bufRightLeft = node.Right.Left;
var bufRightRight = node.Right.Right;
node.Data = node.Right.Data;
node.Right = bufRightRight;
node.Left = bufRightLeft;
Insert(bufLeft, node, node);
}
else
{
node.Right.Parent = node.Parent;
Insert(node.Left, node.Right, node.Right);
}
}
/// <summary>
/// Вычисляет фактор баланса для заданного узла
/// </summary>
/// <param name="node"></param>
/// <returns></returns>
private int BalanceFactor(BinaryTreeP node)
{
return(Height(node.Right) - Height(node.Left));
}