数据结构与算法(C++)– 二叉查找树(Binary Search Tree )

数据结构与算法(C++)– 二叉查找树(Binary Search Tree )

1、二叉查找树(BST)

定义: 假设二叉树的节点都是不同的数,对于树点的任一节点,它的左子树都小于它,它的右子树都大于它。
《数据结构与算法(C++)– 二叉查找树(Binary Search Tree )》

2、二叉查找树的操作

插入: 从根节点开始比较,小于节点则往左比较,大于节点则往右比较。

void Insert(BinaryTree * &tree, int data)
{
    if(NULL == tree)
    {
        tree = new BinaryTree;
        tree->data =data;
        tree->leftChild = NULL;
        tree->rightChild = NULL;
    }
    else if(tree->data > data)
    {
        Insert(tree->leftChild, data);
    }
    else if(tree->data < data)
    {
        Insert(tree->rightChild, data);
    }
}

查找最大最小值: 最左边为最小值,最右边为最大值

// 找最小值, 最左边
int findMin(BinaryTree * tree)
{
    if(NULL == tree)
        return -1;
    else if(tree->leftChild == NULL)
        return tree->data;
    else
        return findMin(tree->leftChild);
}

// 找最大值,最右边
int findMax(BinaryTree * tree)
{
    if(NULL == tree)
        return -1;
    else if(tree->rightChild == NULL)
        return tree->data;
    else
        return findMax(tree->rightChild);
}

删除:删除完节点后,需要从右子树中查找最小值填补。

void Remove(BinaryTree * &tree, int data)
{
    if(NULL == tree)
        return;

    if(data > tree->data)
        Remove(tree->rightChild, data);
    else if(data < tree->data)
        Remove(tree->leftChild, data);
    // 如果不符合前两种情况则为=
    // 如果左右子树都不为空,则选择右子树最小的值填补当前节点并在右子树删除它
    else if(tree->rightChild && tree->leftChild)
    {
        tree->data = findMin(tree->rightChild);
        Remove(tree->rightChild, tree->data);
    }
    // 如果左右子树至少有一个为空
    else
    {
        BinaryTree *node = tree;
        // 左边不为NULL则把指针指向左边,反之
        tree = (tree->leftChild) ? tree->leftChild : tree->rightChild;
        delete node;
        node = NULL;
    }
}

3、AVL 树

定义: AVL 树是一种带有平衡条件的特殊二叉搜索树,平衡条件是任一节点的左子树和右子树的高度相差不能超过1。空树的高度是-1。
《数据结构与算法(C++)– 二叉查找树(Binary Search Tree )》

  • AVL树的最大高度大概为1.44log(N + 2) − 1.328,实际只略大于logN。
  • 除了插入和删除,AVL数的各种操作的时间复杂度为O(logN) 。

4、平衡AVL树

当按照BST的方式插入新的节点后,可能使AVL树不平衡,需要进一步的操作来平衡。

单旋转:旋转一次、分为左旋转和右旋转

  • 右旋转:
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  • 左旋转
    《数据结构与算法(C++)– 二叉查找树(Binary Search Tree )》
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双旋转: 旋转两次、分为左-右旋转和右-左旋转

  • 右-左旋转
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  • 左-右旋转
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5、B树

定义:
对于大数据量,为了减少对磁盘的访问,设计了M叉查找树,内存只存指示关键字,把数据存在硬盘。5阶B树如下:
《数据结构与算法(C++)– 二叉查找树(Binary Search Tree )》

M阶B树的特性:
《数据结构与算法(C++)– 二叉查找树(Binary Search Tree )》

  • M叉树的高度大概为 logM(N)
  • L为树叶的数据项个数
    原文作者:二叉查找树
    原文地址: https://blog.csdn.net/Wang_Jiankun/article/details/82259831
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