获取所有叶子节点 Java

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mob64ca12ef9b85 2024-11-03 11:12:42 ©著作权

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获取所有叶子节点的Java实现

对于初学者来说，获取树结构中的所有叶子节点是一个很好的练习。本文将指导你如何在Java中实现这个目标。我们将从树的定义开始，然后逐步实施解题流程。最终，你将会看到完整的代码示例及其解释。

整体流程

首先，我们先定义如何获取叶子节点的流程，具体步骤如下：

步骤	描述
1	定义树的节点类
2	创建树的结构
3	实现获取叶子节点的方法
4	测试我们的函数

步骤详解

步骤 1：定义树的节点类

我们需要定义一个TreeNode类，表示树中的一个节点。每个节点除了存放数据，还应有指向其子节点的列表。

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

// 定义树的节点类
class TreeNode {
    int value; // 节点的值
    List<TreeNode> children; // 子节点的列表

    public TreeNode(int value) {
        this.value = value;
        this.children = new ArrayList<>(); // 初始化子节点列表
    }

    // 添加子节点
    public void addChild(TreeNode child) {
        children.add(child);
    }
}

步骤 2：创建树的结构

接下来，我们将创建一个简单的树结构并添加一些节点。

public class Tree {
    TreeNode root; // 树的根节点

    public Tree(int value) {
        this.root = new TreeNode(value); // 初始化根节点
    }
}

步骤 3：实现获取叶子节点的方法

现在，我们需要实现一个方法来获取所有的叶子节点（没有子节点的节点）。我们将使用递归算法来遍历树，并收集叶子节点。

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class Tree {

    // ...（前面的代码）

    // 获取所有叶子节点的方法
    public List<TreeNode> getLeafNodes(TreeNode node) {
        List<TreeNode> leafNodes = new ArrayList<>();
        
        // 如果节点为空，返回空列表
        if (node == null) {
            return leafNodes;
        }
        
        // 如果节点没有子节点，则它是叶子节点
        if (node.children.isEmpty()) {
            leafNodes.add(node); // 添加到叶子节点列表
        } else {
            // 遍历每个子节点
            for (TreeNode child : node.children) {
                leafNodes.addAll(getLeafNodes(child)); // 递归调用
            }
        }
        return leafNodes; // 返回收集到的所有叶子节点
    }
}

步骤 4：测试我们的函数

最后，我们来测试获取叶子节点的方法。

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Tree tree = new Tree(1); // 创建树，根节点值为1
        TreeNode child1 = new TreeNode(2);
        TreeNode child2 = new TreeNode(3);
        TreeNode child3 = new TreeNode(4);
        child1.addChild(new TreeNode(5)); // 添加叶子节点

        tree.root.addChild(child1);
        tree.root.addChild(child2);
        tree.root.addChild(child3);

        // 获取并打印所有叶子节点
        List<TreeNode> leafNodes = tree.getLeafNodes(tree.root);
        for (TreeNode leaf : leafNodes) {
            System.out.println("Leaf Node: " + leaf.value);
        }
    }
}

类图

使用 mermaid 语法，表示我们的类结构可以生成为：

classDiagram
    class TreeNode {
        +int value
        +List<TreeNode> children
        +addChild(TreeNode child)
    }
    class Tree {
        +TreeNode root
        +List<TreeNode> getLeafNodes(TreeNode node)
    }