平衡二叉树的具体算法

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平衡二叉树的具体算法,第1张

平衡二叉搜索树双称为AVL树,它也是一棵二叉搜索树,是对二叉搜索树的一种改进,或都是具有下列性质的二叉树:它的左子树和右子树都是平衡二叉树,且左子树和右子树的深度之差的绝对值不超过1。

平衡因子(Balance Factor,BF)定义为该节点的左子树的深度减去其右子树的深度,则平衡二叉树上所有节点的平衡因子只可能是-1、0和1。只要树上有一个节点的平衡因子的绝对值大于1,则该二叉树就是不平衡的了。

使用二叉排序树保持平衡的基本思想是:每当在二叉排序树中插入一个节点时,首先检查是否因插入而破坏了平衡,若是,则找出其中的最小不平衡二叉树,在保持二叉排序树特性的情况下,调整最小不平衡子s树中节点之间的关系,以达到新的平衡。所谓最小不平衡子树指离插入节点最近且以平衡因子的绝对值大于1的节点作为根的子树。

对于平衡二叉搜索树,保持树的平衡的基本机制就是旋转。旋转是对树的元素顺序进行调节。旋转的目的是消除由于临时插入和删除对树的平衡产生的影响。

对于平衡二叉树的遍历,搜索,等都有不同的算法,你要具体实在无法确定,都说一遍那就是一本书了,呵呵!!

平衡二叉树(AVL)

那对图 1 进行下改造,把数据重新节点重新连接下,图 2 如下:

图 2 可以看到以下特性:

1. 所有左子树的节点都小于其对应的父节点(4,5,6)<(7);(4)<(5);(8)<(9);

2. 所有右子树上的节点都大于其对应的父节点(8,9,10)>(7);(6)>(5);(10)>(9);

3. 每个节点的平衡因子差值绝对值 <=1;

4. 每个节点都符合以上三个特征。

满足这样条件的树叫平衡二叉树(AVL)树。

问:那再次查找节点 5,需要遍历多少次呢?

由于数据是按照顺序组织的,那查找起来非常快,从上往下找:7-5,只需要在左子树上查找,也就是遍历 2 次就找到了 5。假设要找到叶子节点 10,只需要在右子树上查找,那也最多需要 3 次,7-9-10。也就说 AVL 树在查找方面性能很好,最坏的情况是找到一个节点需要消耗的次数也就是树的层数, 复杂度为 O(logN)

如果节点非常多呢?假设现在有 31 个节点,用 AVL 树表示如图 3:

图 3 是一棵高度为 4 的 AVL 树,有 5 层共 31 个节点,橙色是 ROOT 节点,蓝色是叶子节点。对 AVL 树的查找来看起来已经很完美了,能不能再优化下?比如,能否把这个节点里存放的 KEY 增加?能否减少树的总层数?那减少纵深只能从横向来想办法,这时候可以考虑用多叉树。

所谓平衡二叉树是指树中任一结点的左、右子树高度大致相同。平衡二叉树有很多种最著名的是由前苏联数学家Adelse—Velskil和Landis在1962年提出的,称为AVL树。平衡二叉树(AVL树)定义如下:平衡二叉树或者是一棵空树,或者是具有以下性质的二叉排序树:(1)它的左子树和右子树的高度之差绝对值不超过1;(2)它的左子树和右子树都是平衡二叉树。