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02 baum/BinaryTree.java

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+/**
+ * <p>
+ * Materialien zu den zentralen NRW-Abiturpruefungen im Fach Informatik ab 2017.
+ * </p>
+ * <p>
+ * Generische Klasse BinaryTree<ContentType>
+ * </p>
+ * <p>
+ * Mithilfe der generischen Klasse BinaryTree koennen beliebig viele
+ * Inhaltsobjekte vom Typ ContentType in einem Binaerbaum verwaltet werden. Ein
+ * Objekt der Klasse stellt entweder einen leeren Baum dar oder verwaltet ein
+ * Inhaltsobjekt sowie einen linken und einen rechten Teilbaum, die ebenfalls
+ * Objekte der generischen Klasse BinaryTree sind.
+ * </p>
+ * 
+ * @author Qualitaets- und UnterstuetzungsAgentur - Landesinstitut fuer Schule;
+ *         Materialien zum schulinternen Lehrplan Informatik SII
+ * @version Generisch_04 2020-03-11
+ */
+public class BinaryTree<ContentType> {
+
+	/* --------- Anfang der privaten inneren Klasse -------------- */
+
+	/**
+	 * Durch diese innere Klasse kann man dafuer sorgen, dass ein leerer Baum null
+	 * ist, ein nicht-leerer Baum jedoch immer eine nicht-null-Wurzel sowie
+	 * nicht-null-Teilbaeume, ggf. leere Teilbaeume hat.
+	 */
+	private class BTNode {
+
+		private ContentType content;
+		private BinaryTree<ContentType> left, right;
+
+		private BTNode(ContentType pContent) {
+			// Der Knoten hat einen linken und einen rechten Teilbaum, die
+			// beide von null verschieden sind. Also hat ein Blatt immer zwei
+			// leere Teilbaeume unter sich.
+			this.content = pContent;
+			left = new BinaryTree<ContentType>();
+			right = new BinaryTree<ContentType>();
+		}
+
+	}
+
+	/* ----------- Ende der privaten inneren Klasse -------------- */
+
+	private BTNode node;
+
+	/**
+	 * Nach dem Aufruf des Konstruktors existiert ein leerer Binaerbaum.
+	 */
+	public BinaryTree() {
+		this.node = null;
+	}
+
+	/**
+	 * Wenn der Parameter pContent ungleich null ist, existiert nach dem Aufruf des
+	 * Konstruktors der Binaerbaum und hat pContent als Inhaltsobjekt und zwei leere
+	 * Teilbaeume. Falls der Parameter null ist, wird ein leerer Binaerbaum erzeugt.
+	 * 
+	 * @param pContent das Inhaltsobjekt des Wurzelknotens vom Typ ContentType
+	 */
+	public BinaryTree(ContentType pContent) {
+		if (pContent != null) {
+			this.node = new BTNode(pContent);
+		} else {
+			this.node = null;
+		}
+	}
+
+	/**
+	 * Wenn der Parameter pContent ungleich null ist, wird ein Binaerbaum mit
+	 * pContent als Inhalt und den beiden Teilbaeumen pLeftTree und pRightTree
+	 * erzeugt. Sind pLeftTree oder pRightTree gleich null, wird der entsprechende
+	 * Teilbaum als leerer Binaerbaum eingefuegt. So kann es also nie passieren,
+	 * dass linke oder rechte Teilbaeume null sind. Wenn der Parameter pContent
+	 * gleich null ist, wird ein leerer Binaerbaum erzeugt.
+	 * 
+	 * @param pContent   das Inhaltsobjekt des Wurzelknotens vom Typ ContentType
+	 * @param pLeftTree  der linke Teilbaum vom Typ BinaryTree<ContentType>
+	 * @param pRightTree der rechte Teilbaum vom Typ BinaryTree<ContentType>
+	 */
+	public BinaryTree(ContentType pContent, BinaryTree<ContentType> pLeftTree, BinaryTree<ContentType> pRightTree) {
+		if (pContent != null) {
+			this.node = new BTNode(pContent);
+			if (pLeftTree != null) {
+				this.node.left = pLeftTree;
+			} else {
+				this.node.left = new BinaryTree<ContentType>();
+			}
+			if (pRightTree != null) {
+				this.node.right = pRightTree;
+			} else {
+				this.node.right = new BinaryTree<ContentType>();
+			}
+		} else {
+			// Da der Inhalt null ist, wird ein leerer BinarySearchTree erzeugt.
+			this.node = null;
+		}
+	}
+
+	/**
+	 * Diese Anfrage liefert den Wahrheitswert true, wenn der Binaerbaum leer ist,
+	 * sonst liefert sie den Wert false.
+	 * 
+	 * @return true, wenn der Binaerbaum leer ist, sonst false
+	 */
+	public boolean isEmpty() {
+		return this.node == null;
+	}
+
+	/**
+	 * Wenn pContent null ist, geschieht nichts. <br />
+	 * Ansonsten: Wenn der Binaerbaum leer ist, wird der Parameter pContent als
+	 * Inhaltsobjekt sowie ein leerer linker und rechter Teilbaum eingefuegt. Ist
+	 * der Binaerbaum nicht leer, wird das Inhaltsobjekt durch pContent ersetzt. Die
+	 * Teilbaeume werden nicht geaendert.
+	 * 
+	 * @param pContent neues Inhaltsobjekt vom Typ ContentType
+	 */
+	public void setContent(ContentType pContent) {
+		if (pContent != null) {
+			if (this.isEmpty()) {
+				node = new BTNode(pContent);
+				this.node.left = new BinaryTree<ContentType>();
+				this.node.right = new BinaryTree<ContentType>();
+			}
+			this.node.content = pContent;
+		}
+	}
+
+	/**
+	 * Diese Anfrage liefert das Inhaltsobjekt des Binaerbaums. Wenn der Binaerbaum
+	 * leer ist, wird null zurueckgegeben.
+	 * 
+	 * @return das Inhaltsobjekt der Wurzel vom Typ ContentType bzw. null, wenn der
+	 *         Binaerbaum leer ist
+	 */
+	public ContentType getContent() {
+		if (this.isEmpty()) {
+			return null;
+		} else {
+			return this.node.content;
+		}
+	}
+
+	/**
+	 * Falls der Parameter null ist, geschieht nichts. Wenn der Binaerbaum leer ist,
+	 * wird pTree nicht angehaengt. Andernfalls erhaelt der Binaerbaum den
+	 * uebergebenen BinaryTree als linken Teilbaum.
+	 * 
+	 * @param pTree neuer linker Teilbaum vom Typ BinaryTree<ContentType>
+	 */
+	public void setLeftTree(BinaryTree<ContentType> pTree) {
+		if (!this.isEmpty() && pTree != null) {
+			this.node.left = pTree;
+		}
+	}
+
+	/**
+	 * Falls der Parameter null ist, geschieht nichts. Wenn der Binaerbaum leer ist,
+	 * wird pTree nicht angehaengt. Andernfalls erhaelt der Binaerbaum den
+	 * uebergebenen BinaryTree als rechten Teilbaum.
+	 * 
+	 * @param pTree neuer linker Teilbaum vom Typ BinaryTree<ContentType>
+	 */
+	public void setRightTree(BinaryTree<ContentType> pTree) {
+		if (!this.isEmpty() && pTree != null) {
+			this.node.right = pTree;
+		}
+	}
+
+	/**
+	 * Diese Anfrage liefert den linken Teilbaum des Binaerbaumes. Wenn der
+	 * Binaerbaum leer ist, wird null zurueckgegeben.
+	 * 
+	 * @return linker Teilbaum vom Typ BinaryTree<ContentType> oder null, wenn der
+	 *         aktuelle Binaerbaum leer ist
+	 */
+	public BinaryTree<ContentType> getLeftTree() {
+		if (!this.isEmpty()) {
+			return this.node.left;
+		} else {
+			return null;
+		}
+	}
+
+	/**
+	 * Diese Anfrage liefert den rechten Teilbaum des Binaerbaumes. Wenn der
+	 * Binaerbaum (this) leer ist, wird null zurueckgegeben.
+	 * 
+	 * @return rechter Teilbaum vom Typ BinaryTree<ContentType> oder null, wenn der
+	 *         aktuelle Binaerbaum (this) leer ist
+	 */
+	public BinaryTree<ContentType> getRightTree() {
+		if (!this.isEmpty()) {
+			return this.node.right;
+		} else {
+			return null;
+		}
+	}
+
+}