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数据结构(三)—— 树(6):平衡二叉树
阅读量:707 次
发布时间:2019-03-21

本文共 1455 字,大约阅读时间需要 4 分钟。

平衡二叉树(AVL树)是一种自平衡的二叉搜索树,其核心在于通过旋转操作(如RR旋转、LL旋转、LR旋转和RL旋转)来维持树的高度平衡。以下是对这些旋转操作的详细解释及其在AVL树中的应用。

1. RR旋转(RR Rotation)

RR旋转通常在右子树右边插入新节点时使用。具体来说,当插入新节点导致根结点的平衡因子变为-2时,右子树的左子树被提取出来并挂到根结点的右边,同时根结点挂到右子树的左边。这种操作确保了整个树的平衡。

代码示例:

AVLTree RRRotation(AVLTree A) {    AVLTree B = A->right;    A->right = B->left;    B->left = A;    // 重新计算高度    A->height = Max(getHeight(A->left), getHeight(A->right)) + 1;    B->height = Max(getHeight(B->left), A->height) + 1;    return B;}

2. LL旋转(LL Rotation)

LL旋转用于左子树左边插入新节点的情况,导致根结点的平衡因子变为2时使用。操作包括将左子树的右子树挂到根结点的左边,同时将根结点挂到左子树的右边。

代码示例:

AVLTree LLRotation(AVLTree A) {    AVLTree B = A->left;    A->left = B->right;    B->right = A;    // 重新计算高度    A->height = Max(getHeight(A->left), getHeight(A->right)) + 1;    B->height = Max(getHeight(B->left), A->height) + 1;    return B;}

3. LR旋转(LR Rotation)

LR旋转用于左子树右边插入新节点的情况,通常需要先进行RR旋转调整右子树,然后再进行LL旋转。

代码示例:

AVLTree LRRotation(AVLTree A) {    // 先进行RR旋转    A->left = RRRotation(A->left);    // 再进行LL旋转    return LLRotation(A);}

4. RL旋转(RL Rotation)

RL旋转用于右子树左边插入新节点的情况,需要先进行LL旋转,调整左子树,然后再进行RR旋转。

代码示例:

AVLTree RLRotation(AVLTree A) {    // 先进行LL旋转    A->right = LLRotation(A->right);    // 再进行RR旋转    return RRRotation(A);}

5. 旋转的综合应用

在实际插入操作中,通常会根据插入位置判断需要哪种旋转方式。例如,使用插入函数Insert时,会根据键值的大小和子树高度差判断是否需要旋转,并选择合适的旋转方式来维护树的平衡。

6. 测试与验证

通过编写并测试插入函数,可以验证旋转操作是否正确维持了AVL树的平衡。例如,输入插入序列如588、70、61、96、120时,代码应返回根节点70,并且树的结构保持高度平衡。

综上所述,理解旋转操作及其调用顺序是实现高效AVL树的关键,通过实际编码和测试,可以更深入地掌握AVL树的平衡调整机制。

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