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  • 平衡二叉树及调整

    什么是平衡二叉树,怎样调整不平衡? 

    看了非常多人的博客,发现多多少少都有一些错误(被迷惑了非常久),最多通过查看维基百科的定义才最终搞懂。

    写篇文章记录一下,防止自己忘记。


    1. 什么是平衡二叉树?

    平衡二叉树(Balanced Binary Tree)是二叉查找树的一个进化体,平衡二叉树要求对于每个节点来说。它的左右子树的高度之差不能超过1

    2. 平衡二叉树有什么作用?

    二叉查找树不是严格的O(logN),平衡二叉查找树是严格的O(logN)

    3.怎样调整不平衡的二叉树

    对于不平衡的二叉树,分为四种情况,各自是 左左。右右。左右,右左

    如图所看到的,第一行为待调整的情况,第二行。第三行为调整后的情况。




    首先看第一种情况

    (1)左左

    如图所看到的,节点"5" 失去了平衡(失衡点)。其失去平衡的原因是由于“5”的左子树“3”插入了一个左节点“2” 。因此称为 左左

    怎样调整呢?  将 失衡点“5“的左子树“3”作为新的root节点 。 将“5”作为“3”的右子树 。 那么此时会有一个问题。假设“3”原本就有右子树怎样处理? 答案是 将“3”原本的右子树作为5的左子树。

    代码:

      /*
         * LL:左左相应的情况(左单旋转)。
         * k2 : 失衡点
         * 返回值:旋转后的根节点
         */
        private AVLTreeNode<T> leftLeftRotation(AVLTreeNode<T> k2) {
            AVLTreeNode<T> k1;
            k1 = k2.left;
            k2.left = k1.right;
            k1.right = k2;
            k2.height = max( height(k2.left), height(k2.right)) + 1;
            k1.height = max( height(k1.left), k2.height) + 1;
            return k1;
        }

    (2)右右

    如图所看到的。节点“3”失去了平衡(失衡点),其失去平衡的原因是由于“3”的右子树“5”插入了一个右节点“7”。

    因此称为右右

    怎样调整呢? 将失衡点“3”的右子树“5”作为新的root节点,将“3”作为“5”的左子树,那么此时会有一个问题,假设“5”原本就有左子树怎样处理?答案是将“5”的左子树作为“3”的右子树。

    代码:

    /*
         * RR:右右相应的情况(右单旋转)。
         *
         * 返回值:旋转后的根节点
         */
        private AVLTreeNode<T> rightRightRotation(AVLTreeNode<T> k1) {
            AVLTreeNode<T> k2;
    
            k2 = k1.right;
            k1.right = k2.left;
            k2.left = k1;
    
            k1.height = max( height(k1.left), height(k1.right)) + 1;
            k2.height = max( height(k2.right), k1.height) + 1;
    
            return k2;
        }

    (3)左右

    如图所看到的,节点“5”失去了平衡(失衡点)。其失去平衡的原因是由于“5”的左子树“3”插入了一个右节点“4”。

    因此称为左右

    怎样调整呢? 首先须要对 失衡点“5”的左子树“3”做一次右右调整 。调整过程与(2)右右同样: 将”3“的节点”4“作为新的root节点,“3”作为“4”的左节点,“4”原本的左子树作为“3”的右子树。

    调整完毕之后,对失衡点“5”作一次左左调整。调整过程与(1)左左同样:将失衡点“5”的作节点“4”作为新的root节点,将“5”作为“4”的右节点。原本“4”的右子树作为“5”的左子树。

     /*
         * LR:左右相应的情况(左双旋转)。
         *
         * 返回值:旋转后的根节点
         */
        private AVLTreeNode<T> leftRightRotation(AVLTreeNode<T> k3) {
            k3.left = rightRightRotation(k3.left);
    
            return leftLeftRotation(k3);
        }


    (4)右左

    如图所看到的,节点“3”失去了平衡(失衡点),其失去平衡的原因是由于“3”的右子树“5”插入了一个左节点“4” 。因此称为右左。

    怎样调整呢?首先须要对失衡点“3”的右子树“5做一次左左调整。调整过程与(1)同样:将“5”的左子树“4”作为新的root节点,“5”作为“4”的右子树。“4”原本的右子树作为“5”的左子树。调整完毕之后,对失衡点“3”做一次右右调整。

    调整过程与(2)同样:将“3”的右子树“4”作为新的root节点。“3”作为“4”的左子树,“4”原本的左子树作为“3”的右子树。

     /*
         * RL:右左相应的情况(右双旋转)。

    * * 返回值:旋转后的根节点 */ private AVLTreeNode<T> rightLeftRotation(AVLTreeNode<T> k1) { k1.right = leftLeftRotation(k1.right); return rightRightRotation(k1); }









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