Exercício: Árvore Binária

Uma árvore binária é uma estrutura de dados do tipo árvore onde cada nó tem dois filhos (esquerdo e direito). Criaremos uma árvore onde cada nó armazena um valor. Para um determinado nó N, todos os nós na subárvore esquerda de N contêm valores menores, e todos os nós na subárvore direita de N conterão valores maiores.

Implemente os seguintes tipos, para que os testes fornecidos passem.

Extra: implemente um iterador sobre uma árvore binária que retorna os valores em ordem.

/// Um nó na árvore binária.
#[derive(Debug)]
struct Node<T: Ord> {
    value: T,
    left: Subtree<T>,
    right: Subtree<T>,
}

/// Uma subárvore possivelmente vazia.
#[derive(Debug)]
struct Subtree<T: Ord>(Option<Box<Node<T>>>);

/// Um contêiner que armazena um conjunto de valores, usando uma árvore binária.
///
/// Se o mesmo valor for adicionado várias vezes, ele é armazenado apenas uma vez.
#[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()
    }
}

// Implemente `new`, `insert`, `len` e `has` para `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); // não é um item único
        assert_eq!(tree.len(), 2);
    }

    #[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));
    }
}