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C++ 怎么实现二叉搜索树 C++ BST插入查找删除代码【数据结构】

尼克

尼克

发布时间:2026-02-01 11:40:35

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来源于php中文网

原创

BST节点必须用指针(非值语义),构造函数显式初始化left/right为nullptr;insert需返回新节点并由上层赋值;delete双子节点时须用中序后继替换并递归删除;find推荐返回TreeNode*以支持后续修改。

c++ 怎么实现二叉搜索树 c++ bst插入查找删除代码【数据结构】

怎么写一个能用的 BST 节点结构

C++ 实现 BST 的起点不是算法,而是节点定义是否支持后续操作。常见错误是只存 val、不存 leftright 指针,或者用裸指针但没初始化为 nullptr,导致未定义行为。

  • 必须用指针(TreeNode* 或智能指针),不能用值语义嵌套对象(会无限递归构造)
  • 构造函数里把 leftright 显式设为 nullptr,避免野指针
  • 如果用 std::unique_ptr,注意移动语义和 release() 的使用时机

示例最小可用节点:

struct TreeNode {
    int val;
    TreeNode* left;
    TreeNode* right;
    TreeNode() : val(0), left(nullptr), right(nullptr) {}
    TreeNode(int x) : val(x), left(nullptr), right(nullptr) {}
};

insert 递归实现为什么总崩在空节点插入

崩的原因几乎都是:递归到底层时传入的是局部指针副本,修改它不会影响上层的 root 或子节点指针。比如写成 node = new TreeNode(val),只是改了形参,父节点的 leftright 仍是 nullptr

正确做法只有两种:

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  • 传指针的引用:void insert(TreeNode*& node, int val)
  • 返回新节点地址,由上层赋值:node->left = insert(node->left, val)

推荐后者,逻辑更清晰、无副作用。示例关键片段:

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TreeNode* insert(TreeNode* root, int val) {
    if (!root) return new TreeNode(val);
    if (val < root->val)
        root->left = insert(root->left, val);
    else
        root->right = insert(root->right, val);
    return root;
}

delete 节点时怎么处理有两个子节点的情况

这是 BST 删除最易错的部分。很多人直接删掉目标节点、把左右子树“拼”起来,结果破坏 BST 性质。正确方式是找中序后继(右子树最左节点)或中序前驱(左子树最右节点)来替换。

  • 选中序后继更常见:它一定没有左孩子,删它只需处理单子节点或叶子情况
  • 替换时不是交换值(虽然可行),而是用后继节点“顶替”被删节点位置,再删后继节点
  • 注意:后继节点可能位于右子树深层,删除它时仍要递归调用 deleteNode,不能手动 delete

关键逻辑节选:

TreeNode* deleteNode(TreeNode* root, int key) {
    if (!root) return nullptr;
    if (key < root->val)
        root->left = deleteNode(root->left, key);
    else if (key > root->val)
        root->right = deleteNode(root->right, key);
    else {
        if (!root->left) return root->right;
        if (!root->right) return root->left;
        // 找右子树最左节点(中序后继)
        TreeNode* successor = root->right;
        while (successor->left) successor = successor->left;
        root->val = successor->val;
        root->right = deleteNode(root->right, successor->val); // 递归删后继
    }
    return root;
}

find 查找函数要不要返回指针还是布尔值

取决于使用场景。如果只是判断存在性,返回 bool 最轻量;但如果后续要修改该节点(比如计数、打标记),必须返回 TreeNode*,否则得再查一遍。

  • 返回 TreeNode* 更通用,且与 insert/delete 接口风格一致
  • 注意:返回 nullptr 表示未找到,别和有效节点混淆;调用方必须判空
  • 不要用 static 局部变量或全局缓存来“优化”查找——BST 本身不保证平衡,缓存失效成本高,反而增加复杂度

示例简洁版:

TreeNode* find(TreeNode* root, int key) {
    if (!root || root->val == key) return root;
    return key < root->val ? find(root->left, key) : find(root->right, key);
}

BST 的难点不在代码行数,而在指针所有权和递归边界。哪怕只漏了一个 return root,或某次 delete 后没置空指针,运行时崩溃就很难定位。写完务必用三类 case 测:空树、单节点、左右子树都非空的根节点删除。

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