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平衡二叉树
前言
二叉排序树(又称二叉查找树、二叉搜索树),在进行查找、插入及删除操作时其平均时间复杂度为O(logn),但是它们的最坏时间复杂度都是O(n)和顺序查找的效率相同,出现这种情况的原因在于它们虽然对关键字值进行了排序,但是并没有对树的形状进行限制。即当关键字序列有序时,就会出现这种最坏情况(单侧的二叉树),平衡二叉树的引入就可以对其进行有效调整。
例如:对于关键字序列(12,24,37,45,53,93)建立二叉排序树为图(b),调整成为平衡二叉树后为图(a)
平衡二叉树又称AVL树,它或者是一棵空树,或者是它的左、右树都是平衡二叉树且左、右字数的高度之差的绝对值不超过1。平衡二叉树的重点和难点就是,在一棵二叉排序树中插入结点后,将其调整为平衡二叉树。对于失去平衡的二叉树可以归纳为4种类型:RR型、LL型、RL型、LR型
4种类型
(1)RR型——单向左旋平衡处理
在A的右孩子C的右子树E上插入结点F,A的平衡因子由-1变为-2,二叉树失去平衡。此时需要进行一次逆时针旋转,使C左上旋转代替A作为根节点,A左下旋转为C的左孩子,且C原来的左子树变为A的右子树
(2)LL型——单向右旋平衡处理
在A的左孩子B的左子树C上插入结点F,A的平衡因子由1变为2,二叉树失去平衡。此时需要进行一次顺时针旋转,使B右上旋转代替A作为根节点,A右下旋转为B的右孩子,且B原来的右子树变为A的左子树
(3)RL型——双向旋转,先右后左
在A的右孩子C的左子树D上插入结点F,A的平衡因子由-1变为-2,二叉树失去平衡。此时需要进行两次旋转,将二叉树分为两部分:第一次旋转是将圈中D结点右上旋转为代替C结点,C结点右下旋转变为D的右孩子,使整个二叉树变为RR型;第二次旋转按照RR型的调整方法进行操作即可
(4)LR型——双向旋转,先左后右
在A的左孩子B的右子树D上插入结点F,A的平衡因子由1变为2,二叉树失去平衡。此时需要进行两次旋转,将二叉树分为两部分:第一次旋转是将圈中D结点左上旋转代替B结点,B结点左下旋转变为D的左孩子,使整个二叉树变为LL型;第二次旋转按照LL型的调整方法进行操作即可
在对排序二叉树进行调整时,先从整体上看它属于哪种类型,确定了类型后再按照对应的平衡化方法进行调整。(注意:在做题的过程中切忌只看局部而忽略了整体,将RR或LL型的二叉树旋转两次,从而导致错误的结果)
小结:
平衡二叉树的调整很简单,只是用文字叙述起来很累赘,看图会比较清晰易懂。其它类型的排序二叉树可由以上4种类型转换得到,其中平衡化的核心就是“旋转优先”,掌握了这4种调整规律,平衡二叉树也就理解的差不多了
平衡二叉树