Update AVL Tree.

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Yudong Jin 2022-12-11 02:44:48 +08:00
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@ -20,13 +20,15 @@
/* 更新结点高度 */ /* 更新结点高度 */
private void updateHeight(TreeNode node) { private void updateHeight(TreeNode node) {
// 结点高度等于最高子树高度 + 1
node.height = Math.max(height(node.left), height(node.right)) + 1; node.height = Math.max(height(node.left), height(node.right)) + 1;
} }
/* 获取平衡因子 */ /* 获取平衡因子 */
public int balanceFactor(TreeNode node) { public int balanceFactor(TreeNode node) {
if (node == null) // 空结点平衡因子为 0
return 0; if (node == null) return 0;
// 结点平衡因子 = 左子树高度 - 右子树高度
return height(node.left) - height(node.right); return height(node.left) - height(node.right);
} }
@ -34,10 +36,13 @@
private TreeNode rightRotate(TreeNode node) { private TreeNode rightRotate(TreeNode node) {
TreeNode child = node.left; TreeNode child = node.left;
TreeNode grandChild = child.right; TreeNode grandChild = child.right;
// child 为原点 node 向右旋转
child.right = node; child.right = node;
node.left = grandChild; node.left = grandChild;
// 更新结点高度
updateHeight(node); updateHeight(node);
updateHeight(child); updateHeight(child);
// 返回旋转后子树的根节点
return child; return child;
} }
@ -45,17 +50,21 @@
private TreeNode leftRotate(TreeNode node) { private TreeNode leftRotate(TreeNode node) {
TreeNode child = node.right; TreeNode child = node.right;
TreeNode grandChild = child.left; TreeNode grandChild = child.left;
// child 为原点 node 向左旋转
child.left = node; child.left = node;
node.right = grandChild; node.right = grandChild;
// 更新结点高度
updateHeight(node); updateHeight(node);
updateHeight(child); updateHeight(child);
// 返回旋转后子树的根节点
return child; return child;
} }
/* 执行旋转操作,使该子树重新恢复平衡 */ /* 执行旋转操作,使该子树重新恢复平衡 */
private TreeNode rotate(TreeNode node) { private TreeNode rotate(TreeNode node) {
// 获取结点 node 的平衡因子
int balanceFactor = balanceFactor(node); int balanceFactor = balanceFactor(node);
// 根据失衡情况分为四种操作右旋左旋先左后右先右后左 // 左偏树
if (balanceFactor > 1) { if (balanceFactor > 1) {
if (balanceFactor(node.left) >= 0) { if (balanceFactor(node.left) >= 0) {
// 右旋 // 右旋
@ -66,6 +75,7 @@
return rightRotate(node); return rightRotate(node);
} }
} }
// 右偏树
if (balanceFactor < -1) { if (balanceFactor < -1) {
if (balanceFactor(node.right) <= 0) { if (balanceFactor(node.right) <= 0) {
// 左旋 // 左旋
@ -76,6 +86,7 @@
return leftRotate(node); return leftRotate(node);
} }
} }
// 平衡树无需旋转直接返回
return node; return node;
} }
@ -85,22 +96,20 @@
return root; return root;
} }
/* 递归插入结点 */ /* 递归插入结点(辅助函数) */
private TreeNode insertHelper(TreeNode node, int val) { private TreeNode insertHelper(TreeNode node, int val) {
// 1. 查找插入位置并插入结点 if (node == null) return new TreeNode(val);
if (node == null) /* 1. 查找插入位置,并插入结点 */
return new TreeNode(val);
if (val < node.val) if (val < node.val)
node.left = insertHelper(node.left, val); node.left = insertHelper(node.left, val);
else if (val > node.val) else if (val > node.val)
node.right = insertHelper(node.right, val); node.right = insertHelper(node.right, val);
else else
return node; // 重复结点则直接返回 return node; // 重复结点不插入直接返回
// 2. 更新结点高度 updateHeight(node); // 更新结点高度
updateHeight(node); /* 2. 执行旋转操作,使该子树重新恢复平衡 */
// 3. 执行旋转操作使该子树重新恢复平衡
node = rotate(node); node = rotate(node);
// 返回子树的根节点 // 返回子树的根节点
return node; return node;
} }
@ -110,11 +119,10 @@
return root; return root;
} }
/* 递归删除结点 */ /* 递归删除结点(辅助函数) */
private TreeNode removeHelper(TreeNode node, int val) { private TreeNode removeHelper(TreeNode node, int val) {
// 1. 查找结点并删除之 if (node == null) return null;
if (node == null) /* 1. 查找结点,并删除之 */
return null;
if (val < node.val) if (val < node.val)
node.left = removeHelper(node.left, val); node.left = removeHelper(node.left, val);
else if (val > node.val) else if (val > node.val)
@ -135,11 +143,10 @@
node.val = temp.val; node.val = temp.val;
} }
} }
// 2. 更新结点高度 updateHeight(node); // 更新结点高度
updateHeight(node); /* 2. 执行旋转操作,使该子树重新恢复平衡 */
// 3. 执行旋转操作使该子树重新恢复平衡
node = rotate(node); node = rotate(node);
// 返回子树的根节点 // 返回子树的根节点
return node; return node;
} }
@ -159,18 +166,20 @@
// 循环查找越过叶结点后跳出 // 循环查找越过叶结点后跳出
while (cur != null) { while (cur != null) {
// 目标结点在 root 的右子树中 // 目标结点在 root 的右子树中
if (cur.val < val) cur = cur.right; if (cur.val < val)
cur = cur.right;
// 目标结点在 root 的左子树中 // 目标结点在 root 的左子树中
else if (cur.val > val) cur = cur.left; else if (cur.val > val)
cur = cur.left;
// 找到目标结点跳出循环 // 找到目标结点跳出循环
else break; else
break;
} }
// 返回目标结点 // 返回目标结点
return cur; return cur;
} }
} }
public class avl_tree { public class avl_tree {
static void testInsert(AVLTree tree, int val) { static void testInsert(AVLTree tree, int val) {
tree.insert(val); tree.insert(val);
@ -215,4 +224,3 @@
System.out.println("\n查找到的结点对象为 " + node + ",结点值 = " + node.val); System.out.println("\n查找到的结点对象为 " + node + ",结点值 = " + node.val);
} }
} }

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@ -1,4 +1,8 @@
# AVL 树 ---
comments: true
---
# AVL 树 *
在「二叉搜索树」章节中提到,在进行多次插入与删除操作后,二叉搜索树可能会退化为链表。此时所有操作的时间复杂度都会由 $O(\log n)$ 劣化至 $O(n)$ 。 在「二叉搜索树」章节中提到,在进行多次插入与删除操作后,二叉搜索树可能会退化为链表。此时所有操作的时间复杂度都会由 $O(\log n)$ 劣化至 $O(n)$ 。
@ -237,7 +241,7 @@ AVL 树的独特之处在于「旋转 Rotation」的操作其可 **在不影
// 更新结点高度 // 更新结点高度
updateHeight(node); updateHeight(node);
updateHeight(child); updateHeight(child);
// 返回旋转后的根节点 // 返回旋转后子树的根节点
return child; return child;
} }
``` ```
@ -303,7 +307,7 @@ AVL 树的独特之处在于「旋转 Rotation」的操作其可 **在不影
// 更新结点高度 // 更新结点高度
updateHeight(node); updateHeight(node);
updateHeight(child); updateHeight(child);
// 返回旋转后的根节点 // 返回旋转后子树的根节点
return child; return child;
} }
``` ```

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@ -154,7 +154,7 @@ nav:
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