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  • 算法与数据结构(五)树表的查找

    *树表的查找*

    (1)二叉排序树

    (2)二叉排序树的操作——查找

    (3)二叉排序树的操作——插入

    (4)二叉排序树的操作——生成

    (5)二叉排序树的操作——删除

    (1)二叉排序树

            由于线性表的查找更适合于静态查找表,若要对动态查找表进行高效率的查找,可采用二叉树作为查找表的组织形式,将其统称为树表。

            二叉排序树又称二叉查找树,是一种对排序和查找都很有用的特殊二叉树。该表结构在查找过程中动态生成,对于给定值key 若表中存在,则成功返回; 否则插入关键字等于key 的记录。

    二叉排序树或是空树,或是满足如下性质的二叉树:

    (1)若其左子树非空,则左子树上所有结点的值均小于根结点的值;

    (2)若其右子树非空,则右子树上所有结点的值均大于等于根结点的值;

    (3)其左右子树本身又各是一棵二叉排序树。

    中序遍历二叉排序树后的结果有什么规律?

    答:得到一个关键字的递增有序序列

    (2)二叉排序树的操作——查找

           若查找的关键字等于根结点,成功 否则  若小于根结点,查其左子树  若大于根结点,查其右子树 在左右子树上的操作类似。

    算法思想:

    (1)若二叉排序树为空,则查找失败,返回空指针。

    (2)若二叉排序树非空,将给定值key与根结点的关键字T->data.key进行比较:

    ① 若key等于T->data.key,则查找成功,返回根结点地址;

    ② 若key小于T->data.key,则进一步查找左子树;

    ③ 若key大于T->data.key,则进一步查找右子树。

    代码:

    1 BSTree SearchBST(BSTree T,KeyType key) {
    2     if((!T) || key==T->data.key) return T;            
    3     else if (key<T->data.key)  return SearchBST(T->lchild,key);    
    4     //在左子树中继续查找
    5     else return SearchBST(T->rchild,key);                       
    6     //在右子树中继续查找
    7 } // SearchBST

    (3)二叉排序树的操作——插入

           若二叉排序树为空,则插入结点应为根结点 否则,继续在其左、右子树上查找 树中已有,不再插入 树中没有,查找直至某个叶子结点的左子树或右子树为空为止,则插入结点应为该叶子结点的左孩子或右孩子

    插入的元素一定在叶结点上

    例:插入结点20:

    (4)二叉排序树的操作——生成

    从空树出发,经过一系列的查找、插入操作之后,可生成一棵二叉排序树。

    注意:不同插入次序的序列生成不同形态的二叉排序树

    查找性能分析:

    第i层结点需比较i次。在等概率的前提下,上述两图的平均查找长度为:

    总结:

    平均查找长度和二叉树的形态有关,即:

    最好:log2n(形态匀称,与二分查找的判定树相似)

    最坏: (n+1)/2(单支树)

    (5)二叉排序树的操作——删除

          将因删除结点而断开的二叉链表重新链接起来,并且尽可能地防止重新链接后树的高度增加。

    删除叶结点:只需将其双亲结点指向它的指针清零,再释放它即可。

    被删结点缺右子树:可以拿它的左子女结点顶替它的位置,再释放它。

    被删结点缺左子树:可以拿它的右子女结点顶替它的位置,再释放它。

    被删结点左、右子树都存在:可以在它的右子树中寻找中序下的第一个结点(关键码最小),或者左子树中寻址中序下的最后一个结点(关键码最大),用它的值填补到被删结点中,再来处理这个结点的删除问题。

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