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  • 平衡二叉树平衡二叉树(AVL)查找、删除、插入(Java实现)

    间时紧张,先记一笔,后续优化与完善。

        

               媒介

                           后面一篇文章,笔者就二叉找查树行进了一些解释与实现,这篇文章笔者将会就平衡二叉树

                       做一些总结与实现。读者若不懂得二叉找查树的话,可以考参这篇文章:

                       http://blog.csdn.net/kiritor/article/details/8889176

                          在习学平衡二叉树之前,我们先顾回下二叉找查树的特色和质性。

                          基于二叉找查树以下的操纵是低能性的:

                                  1、如果我们向一棵空的二叉找查树中入插一个先预排好序的序列的(升序),根据入插

                         操纵我们会发现构成的二叉树结点次层太深,且没有左儿子结点。情况如下:

                                                  平衡和二叉树     

                          这样就造成了二叉树的深度过深,显著不合理。

                                   2、在二叉找查树的情况下,对于意任个单一的操纵我们不再保障O(logN)的间时界

                           但是我们可以明证的是在连续M次操纵间时花费可能到达O(MlogN),耗消太高了。

                                  基于上述的原因,我们就须要斟酌平衡二叉树了。

        

                平衡二叉树

                                  首先须要白明的是平衡二叉树是对二叉找查的一种进改,对于二叉找查树的一个显著的

                        缺陷就是,树的结构仍旧拥有极大的变化性,最坏的情况下就是一棵单支二叉树,丧失了二叉

                        找查树一些原有的点优。

                                  平衡二叉树定义(AVL):它或者是一棵空树,或者是拥有一下质性的二叉找查树--

                         它的结点左子树和右子树的深度之差不超越1,而且该结点的左子树和右子树都是一棵

                         平衡二叉树。

                                平衡因子:结点左子树的深度-结点右子树的深度。(0、1、-1)。

                                         平衡和二叉树

                          转换为平衡二叉树后之的二叉树为:

                                          平衡和二叉树

        

                平衡持保

                             很显然,平衡二叉树旨在“平衡”二字,其平衡是如何持保的呢?换句话说,二叉找查树是

                        如何转换为平衡二叉树的呢?就像下面两张图片,到底如何转换的呢?基本的想思就是:

                             当二叉找查树中入插一个结点时,首先查检是不是因为入插而破坏了平衡。若破坏了则

                        找出其中的最小不平衡二叉树,在持保二叉找查树特性的情况下,整调最小不平衡子树中结

                       点之间的关系,以到达平衡。

                            最小不平衡二叉树指距离入插结点近最且以平衡因子的绝对值大于1的结点作为根的子树。

                          那么最小不平衡二叉树结点的关系是底到如何行进整调的呢?分为四种情况论讨。

        

                四种不平衡类型

                             有四种情况可以致导二叉树不平衡:(以根结点为例)

                              1、LL型(右旋操纵):入插一个新的结点到根结点的左子树的左子树,致导根结点的平衡

                                    因子1为变2。

                                                                    平衡和二叉树

                                      其右旋操纵我们以一个具体的例子掌握:

                                                       平衡和二叉树

                                            以第一列为例,在结点2的左子树入插结点D,入插后2结点的平衡因子为变1,致导

                                    结点5(根结点)的平衡因子为变2,则结点5为根结点的子树是最小不平衡子树。整调时

                                    将结点5的左孩子3向右上旋转代替结点5为根结点,将根结点右下旋转为3的右子树的根

                                    结点,而结点3的原右子树为变结点5的左子树。

                                             在结点2的右孩子处入插的情况原理一样的。

                                   2、RR型(左旋操纵):入插一个新的结点到根结点的右子树的右子树,致导根结点的平衡

                                    因子1为变2。

                                                         

        平衡和二叉树

                                             其具体的操纵我们同样以一个例子为例:

                                         平衡和二叉树

                                  其操纵步骤与右旋操纵没有什么太大的区别,这里笔者就不详述过程了。

                                   3、LR型(左旋+右旋):在根结点的左孩子的右子树上入插结点,入插情况笔者就

                                  不给实例图了。直接演示其操纵过程。

                                         平衡和二叉树

                                 可见的是LR型须要两次的旋转才能到达要求,不过在行进右旋操纵的时候须要注意C

                              的位置。

                                   4、RL型(右旋+左旋)在根结点的右子树的左子树上入插结点。同样以一个实例图

                              来演示操纵。

                                      平衡和二叉树   

        

                 完整源码实现:

                            根据上述的旋转操纵,我们简单的实现二叉平衡树:

        每日一道理
    生活中受伤难免,失败跌倒并不可怕,可怕的是因此而一蹶不振,失去了对人生的追求与远大的理想。没有一个人的前进道路是平平稳稳的,就算是河中穿梭航行的船只也难免颠簸,生活中所遇上的坎坷磨难不是偶尔给予的为难,而是必然所经受的磨练。
    package com.kiritor;
    /**
     *二叉平衡树简单实现
     *@author kiritor 
     */
    public class AvlTree< T extends Comparable< ? super T>>
    {
         private static class AvlNode< T>{//avl树节点
            
            AvlNode( T theElement )
            {
                this( theElement, null, null );
            }
            AvlNode( T theElement, AvlNode< T> lt, AvlNode< T> rt )
            {
                element  = theElement;
                left     = lt;
                right    = rt;
                height   = 0;
            }
            T           element;      // 节点中的数据
            AvlNode< T>  left;         // 左儿子
            AvlNode< T>  right;        // 右儿子
            int         height;       // 节点的高度
        }
         
        private AvlNode< T> root;//avl树根
       
        public AvlTree( )
        {
            root = null;
        }
       //在avl树中入插数据,重复数据复略
        public void insert( T x )
        {
            root = insert( x, root );
        }
       
        //在avl中删除数据,这里并未实现
        public void remove( T x )
        {
            System.out.println( "Sorry, remove unimplemented" );
        }
      
         //在avl树中找最小的数据
        public T findMin( )
        {
            if( isEmpty( ) )
                System.out.println("树空");;
            return findMin( root ).element;
        }
        //在avl树中找最大的数据
        public T findMax( )
        {
            if( isEmpty( ) )
                System.out.println("树空");
            return findMax( root ).element;
        }
       //搜索
        public boolean contains( T x )
        {
            return contains( x, root );
        }
       
        public void makeEmpty( )
        {
            root = null;
        }
        
        public boolean isEmpty( )
        {
            return root == null;
        }
        //排序输出avl树
        public void printTree( )
        {
            if( isEmpty( ) )
                System.out.println( "Empty tree" );
            else
                printTree( root );
        }
        
       
        private AvlNode< T> insert( T x, AvlNode< T> t )
        {
            if( t == null )
                return new AvlNode< T>( x, null, null );
            
            int compareResult = x.compareTo( t.element );
            
            if( compareResult < 0 )
            {
                t.left = insert( x, t.left );//将x入插左子树中
                if( height( t.left ) - height( t.right ) == 2 )//打破平衡
                    if( x.compareTo( t.left.element ) < 0 )//LL型(左左型)
                        t = rotateWithLeftChild( t );
                    else   //LR型(左右型)
                        t = doubleWithLeftChild( t );
            }
            else if( compareResult > 0 )
            {
                t.right = insert( x, t.right );//将x入插右子树中
                if( height( t.right ) - height( t.left ) == 2 )//打破平衡
                    if( x.compareTo( t.right.element ) > 0 )//RR型(右右型)
                        t = rotateWithRightChild( t );
                    else                           //RL型
                        t = doubleWithRightChild( t );
            }
            else
                ;  // 重复数据,什么也不做
            t.height = Math.max( height( t.left ), height( t.right ) ) + 1;//更新高度
            return t;
        }
       
         //找最小
        private AvlNode< T> findMin( AvlNode< T> t )
        {
            if( t == null )
                return t;
            while( t.left != null )
                t = t.left;
            return t;
        }
        //找最大
        private AvlNode< T> findMax( AvlNode< T> t )
        {
            if( t == null )
                return t;
            while( t.right != null )
                t = t.right;
            return t;
        }
        //搜索(找查)
        private boolean contains( T x, AvlNode t )
        {
            while( t != null )
            {
                int compareResult = x.compareTo( (T) t.element );
                
                if( compareResult < 0 )
                    t = t.left;
                else if( compareResult > 0 )
                    t = t.right;
                else
                    return true;    // Match
            }
            return false;   // No match
        }
       //中序遍历avl树
        private void printTree( AvlNode< T> t )
        {
            if( t != null )
            {
                printTree( t.left );
                System.out.println( t.element );
                printTree( t.right );
            }
        }
      //求高度 
        private int height( AvlNode< T> t )
        {
            return t == null ? -1 : t.height;
        }
        //带左子树旋转,适用于LL型
        private AvlNode< T> rotateWithLeftChild( AvlNode< T> k2 )
        {
            AvlNode< T> k1 = k2.left;
            k2.left = k1.right;
            k1.right = k2;
            k2.height = Math.max( height( k2.left ), height( k2.right ) ) + 1;
            k1.height = Math.max( height( k1.left ), k2.height ) + 1;
            return k1;
        }
        //带右子树旋转,适用于RR型
        private AvlNode< T> rotateWithRightChild( AvlNode< T> k1 )
        {
            AvlNode< T> k2 = k1.right;
            k1.right = k2.left;
            k2.left = k1;
            k1.height = Math.max( height( k1.left ), height( k1.right ) ) + 1;
            k2.height = Math.max( height( k2.right ), k1.height ) + 1;
            return k2;
        }
        //双旋转,适用于LR型
        private AvlNode< T> doubleWithLeftChild( AvlNode< T> k3 )
        {
            k3.left = rotateWithRightChild( k3.left );
            return rotateWithLeftChild( k3 );
        }
        //双旋转,适用于RL型
        private AvlNode< T> doubleWithRightChild( AvlNode< T> k1 )
        {
            k1.right = rotateWithLeftChild( k1.right );
            return rotateWithRightChild( k1 );
        }
           // Test program
        public static void main( String [ ] args )
        { 
            AvlTree< Integer> t = new AvlTree< Integer>( );
            final int NUMS = 200;
            final int GAP  =   17;
            System.out.println( "Checking... (no more output means success)" );
            for( int i = GAP; i != 0; i = ( i + GAP ) % NUMS )
                t.insert( i );
               t.printTree( );
                System.out.println(t.height(t.root));
          
        }
    }

                  上述main函数中我们简单的入插了1-199个数至二叉树中,如果是二叉找查树的话,可以

              知道的是二叉树的层树应该为199,但是实际情况如何呢?

                  平衡和二叉树

                

    文章结束给大家分享下程序员的一些笑话语录: 小沈阳版程序员~~~ \n程序员其实可痛苦的了......需求一做一改,一个月就过去了;嚎~ \n需求再一改一调,一季度就过去了;嚎~ \n程序员最痛苦的事儿是啥,知道不?就是,程序没做完,需求又改了; \n程序员最最痛苦的事儿是啥,知道不? 就是,系统好不容易做完了,方案全改了; \n程序员最最最痛苦的事儿是啥,知道不? 就是,系统做完了,狗日的客户跑了; \n程序员最最最最最痛苦的事儿是啥,知道不? 就是,狗日的客户又回来了,程序给删没了!

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