Langlaufsimulator/BinaryTree.java

 /**
 * <p>
 * Materialien zu den zentralen NRW-Abiturpruefungen im Fach Informatik ab 2018
 * </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
 * @version Generisch_03 2014-03-01
 */
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<CT> {
	  
		private CT content;
		private BinaryTree<CT> left, right;

		public BTNode(CT 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<CT>();
			right = new BinaryTree<CT>();
		}
		
	}

	/* ----------- Ende der privaten inneren Klasse -------------- */

	private BTNode<ContentType> 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<ContentType>(pContent);
		} else {
			this.node = null;
		}
	}

	/**
	 * Wenn der Parameter pContent ungleich null ist, wird ein Binaerbaum mit
	 * pContent als Inhalt und den beiden Teilbaeume 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<ContentType>(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<ContentType>(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;
		}
	}

}