打印二叉树
介绍
二叉树是一种重要的数据结构，在编写程序时，经常需要以可读性较强的方式打印二叉树结构，以便更好地理解和调试代码。
本节将介绍一个简单而有效的二叉树打印工具，以及如何使用该工具。
使用效果
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| public class Main {
public static void main(String[] args) {
BinarySerchTree<Integer> bst = new BinarySerchTree<>();
bst.add(new Integer(15));
bst.add(new Integer(7));
bst.add(new Integer(26));
bst.add(new Integer(13));
bst.add(new Integer(40));
bst.add(new Integer(3));
bst.add(new Integer(19));
bst.printTree();
}
}
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运行效果：
工具代码
这个二叉树打印的工具类有两个，分别是 PrintableNode 接口和 TreePrinter 工具类。
PrintableNode 接口
首先，让我们看一下 PrintableNode 接口的定义：
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| public interface PrintableNode {
PrintableNode getLeft();
PrintableNode getRight();
String getData();
}
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该接口定义了三个方法：
getLeft(): 获取左子节点getRight(): 获取右子节点getData(): 获取要打印的节点的值
因此，我们自己的节点类必须implements这个PrintableNode接口，然后实现这三个方法。
TreePrinter 工具类
现在，我们来看一下 TreePrinter 工具类的代码。
这个工具类提供了一个静态方法 print，用于打印二叉树结构。
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| import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
public class TreePrinter {
public static void print(PrintableNode root) {
List<List<String>> lines = new ArrayList<>();
List<PrintableNode> level = new ArrayList<>();
List<PrintableNode> next = new ArrayList<>();
level.add(root);
int nn = 1;
int widest = 0;
while (nn != 0) {
List<String> line = new ArrayList<>();
nn = 0;
for (PrintableNode n : level) {
if (n == null) {
line.add(null);
next.add(null);
next.add(null);
} else {
String aa = n.getData();
line.add(aa);
if (aa.length() > widest) widest = aa.length();
next.add(n.getLeft());
next.add(n.getRight());
if (n.getLeft() != null) nn++;
if (n.getRight() != null) nn++;
}
}
if (widest % 2 == 1) widest++;
lines.add(line);
List<PrintableNode> tmp = level;
level = next;
next = tmp;
next.clear();
}
int perpiece = lines.get(lines.size() - 1).size() * (widest + 4);
for (int i = 0; i < lines.size(); i++) {
List<String> line = lines.get(i);
int hpw = (int) Math.floor(perpiece / 2f) - 1;
if (i > 0) {
for (int j = 0; j < line.size(); j++) {
char c = ' ';
if (j % 2 == 1) {
if (line.get(j - 1) != null) {
c = (line.get(j) != null) ? '┴' : '┘';
} else {
if (j < line.size() && line.get(j) != null) c = '└';
}
}
System.out.print(c);
if (line.get(j) == null) {
for (int k = 0; k < perpiece - 1; k++) {
System.out.print(" ");
}
} else {
for (int k = 0; k < hpw; k++) {
System.out.print(j % 2 == 0 ? " " : "─");
}
System.out.print(j % 2 == 0 ? "┌" : "┐");
for (int k = 0; k < hpw; k++) {
System.out.print(j % 2 == 0 ? "─" : " ");
}
}
}
System.out.println();
}
for (int j = 0; j < line.size(); j++) {
String f = line.get(j);
if (f == null) f = "";
int gap1 = (int) Math.ceil(perpiece / 2f - f.length() / 2f);
int gap2 = (int) Math.floor(perpiece / 2f - f.length() / 2f);
for (int k = 0; k < gap1; k++) {
System.out.print(" ");
}
System.out.print(f);
for (int k = 0; k < gap2; k++) {
System.out.print(" ");
}
}
System.out.println();
perpiece /= 2;
}
}
}
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如何使用？
现在，我们将演示如何使用 TreePrinter 工具类来打印二叉树。
首先，确保你的二叉树节点实现了 PrintableNode 接口。比如：
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public class Node<E> implements PrintableNode {
E element;
Node<E> left;
Node<E> right;
Node<E> parent;
public Node(E element, Node<E> parent) {
this.element = element;
this.parent = parent;
}
@Override
public PrintableNode getLeft() {
return left;
}
@Override
public PrintableNode getRight() {
return right;
}
@Override
public String getData() {
return element.toString();
}
}
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然后，在自己的二叉树类中，声明一个printTree方法，调用TreePrinter类的静态方法print，将根结点root传进去即可。
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| public class BinarySerchTree<E> {
private Node<E> root;
public void printTree() {
TreePrinter.print(root);
}
}
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