Упражнение: Двоичное дерево

Двоичное дерево — древовидная структура данных, в которой каждый узел имеет двух потомков (левого и правого). Мы создадим дерево, в котором каждый узел хранит значение. Для заданного узла N все узлы в левом поддереве N содержат меньшие значения, а все узлы в правом поддереве N — большие. Заданное значение должно храниться в дереве только один раз, то есть дубликатов узлов быть не должно.

Реализуйте следующие типы так, чтобы заданные тесты проходили.

// Copyright 2023 Google LLC
// SPDX-License-Identifier: Apache-2.0

/// Узел двоичного дерева.
#[derive(Debug)]
struct Node<T: Ord> {
    value: T,
    left: Subtree<T>,
    right: Subtree<T>,
}

/// Поддерево, которое может быть пустым.
#[derive(Debug)]
struct Subtree<T: Ord>(Option<Box<Node<T>>>);

/// Контейнер, хранящий набор значений в двоичном дереве.
///
/// Если одно и то же значение добавляется несколько раз, оно хранится только один раз.
#[derive(Debug)]
pub struct BinaryTree<T: Ord> {
    root: Subtree<T>,
}

impl<T: Ord> BinaryTree<T> {
    fn new() -> Self {
        Self { root: Subtree::new() }
    }

    fn insert(&mut self, value: T) {
        self.root.insert(value);
    }

    fn has(&self, value: &T) -> bool {
        self.root.has(value)
    }

    fn len(&self) -> usize {
        self.root.len()
    }
}

// Реализуйте `new` для `Node`.
// Реализуйте `new`, `insert`, `len` и `has` для `Subtree`.

#[cfg(test)]
mod tests {
    use super::*;

    #[test]
    fn len() {
        let mut tree = BinaryTree::new();
        assert_eq!(tree.len(), 0);
        tree.insert(2);
        assert_eq!(tree.len(), 1);
        tree.insert(1);
        assert_eq!(tree.len(), 2);
        tree.insert(2); // не уникальный элемент
        assert_eq!(tree.len(), 2);
        tree.insert(3);
        assert_eq!(tree.len(), 3);
    }

    #[test]
    fn has() {
        let mut tree = BinaryTree::new();
        fn check_has(tree: &BinaryTree<i32>, exp: &[bool]) {
            let got: Vec<bool> =
                (0..exp.len()).map(|i| tree.has(&(i as i32))).collect();
            assert_eq!(&got, exp);
        }

        check_has(&tree, &[false, false, false, false, false]);
        tree.insert(0);
        check_has(&tree, &[true, false, false, false, false]);
        tree.insert(4);
        check_has(&tree, &[true, false, false, false, true]);
        tree.insert(4);
        check_has(&tree, &[true, false, false, false, true]);
        tree.insert(3);
        check_has(&tree, &[true, false, false, true, true]);
    }

    #[test]
    fn unbalanced() {
        let mut tree = BinaryTree::new();
        for i in 0..100 {
            tree.insert(i);
        }
        assert_eq!(tree.len(), 100);
        assert!(tree.has(&50));
    }
}