#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

typedef struct node{
    int data;
    node * lchild;
    node * rchild;
}BTree;

void createBTree(BTree * root,int x){       //建立二叉排序樹
    BTree * q, * p;
    q = root;
    while(q != NULL){
        if(q->data == x){
            goto L1;
        }else
 
 if(q->data > x){
            p = q;
            q = q->lchild;
        }else{
            p = q;
            q = q->rchild;
        }
    }
    q = (BTree *)malloc(sizeof(BTree));
    q->data = x;
    q->lchild = NULL;
    q->rchild = NULL;
    if(p->data > x){
        p->
 
lchild = q;
    }else if(p->data < x){
        p->rchild = q;
    }
L1: ;
}

BTree * searchBTree(BTree * root,int x){        //在二叉排序樹中查詢給定的數值，返回指向該數的指標
    BTree * q = root;
    while(q != NULL){
        if(q->data == x){
            return q;
        }else if(q->data > x){
            q =
 
 q->lchild;
        }else{
            q = q->rchild;
        }
    }
    return NULL;
}

/*
刪除二叉排序樹的一個結點需要考慮到：
（1）空樹-->退出
（2）只有一個結點並且這個結點的值與待刪除結點的值一致-->將該結點的指標置空
（3）多於一個結點時，迴圈找到該結點並且分類考慮如何刪除該結點
（3.1）該結點時葉子結點
（3.2）該結點只有左子樹
（3.3）該結點只有右子樹
（3.4）該結點即有左子樹又有右子樹
*/
void deleteBTree(BTree * root,int x){
    BTree * p,* q,* r;
    q = root;
    if(q == NULL){
        goto L1;
    }else if(q->lchild == NULL && q->rchild == NULL && q->data == x){
        q = NULL;
        goto L1;
    }else{
        while(q != NULL){
            if(q->data == x){
                goto L2;
            }else if(q->data > x){
                p = q;
                q = q->lchild;
            }else{
                p = q;
                q = q->rchild;
            }
        }
        if(q == NULL){
            goto L1;
        }
    }
L1: ;
L2: if(q->lchild == NULL && q->rchild == NULL){     //當該結點是葉子結點
        if(p->lchild == q){
            p->lchild = NULL;
        }else{
            p->rchild = NULL;
        }
    }else if(q->lchild == NULL){        //當該結點只有右子樹
        if(p->lchild == q){
            p->lchild = q->rchild;
        }else{
            p->rchild = q->rchild;
        }
    }else if(q->rchild == NULL){        //當該結點只有左子樹
        if(p->lchild == q){
            p->lchild = q->lchild;
        }else{
            p->rchild = q->lchild;
        }
    }else{                              //當該結點即有左子樹又有右子樹
        r = q->rchild;
        if(r->rchild == NULL && r->lchild == NULL){     //如果待刪除節點的右子樹只有一個結點時，直接拷貝該值，並置該結點的右指標為空
            q->data = r->data;          
            q->rchild = NULL;
        }else{
            p = q;
            while(r->lchild != NULL){           //while迴圈的目的是找到該結點右子樹的最左邊的結點
                p = r;
                r = r->lchild;
            }
            q->data = r->data;
            if(p->lchild == r){         //當找到最左邊的結點時，相當於刪除一個無左子樹的結點
                p->lchild = r->rchild;
            }else{
                p->rchild = r->rchild;
            }
        }
    }
}

void inOrder(BTree * root){     //中序遞迴遍歷二叉排序樹
    if(root != NULL){
        inOrder(root->lchild);
        printf("%d ",root->data);
        inOrder(root->rchild);
    }
}

int main(){
    BTree * root, * q;
    int n,x,k,t;
    printf("請輸入結點的個數。\n");
    scanf("%d",&n);
    printf("請輸入結點的數值。\n");
    for(int i=0;i<n;i++){
        scanf("%d",&x);
        if(i == 0){
            root = (BTree *)malloc(sizeof(BTree));
            root->data = x;
            root->lchild = NULL;
            root->rchild = NULL;
        }else{
            createBTree(root,x);
        }
    }
    printf("二叉排序樹中所有的值為：\n");
    inOrder(root);
    printf("\n");
    printf("請輸入要查詢的數。\n");
    scanf("%d",&k);
    while(k != -1){
        q = searchBTree(root,k);
        if(q == NULL){
            printf("二叉排序樹中沒有該數。\n");
        }else{
            printf("找到要查詢的數%d\n",q->data);
        }
        printf("請輸入要查詢的數。\n");
        scanf("%d",&k);
    }   
    printf("請輸入要刪除的數\n");
    scanf("%d",&t);
    deleteBTree(root,t);
    printf("刪除後的結果是：\n");
    inOrder(root);
    return 0;
}