数据结构——AVL数

转自:http://www.cnblogs.com/skywang12345/p/3577479.html

AVL树的介绍

AVL树是高度平衡的而二叉树。它的特点是:AVL树中任何节点的两个子树的高度最大差别为1。

上面的两张图片,左边的是AVL树,它的任何节点的两个子树的高度差别都<=1;而右边的不是AVL树,因为7的两颗子树的高度相差为2(以2为根节点的树的高度是3,而以8为根节点的树的高度是1)。

AVL树的Java实现

1. 节点

1.1 节点定义

    public class AVLTree<T> where T : IComparable<T>
    {
        private AVLTreeNode<T> mRoot;// 根结点

        // AVL树的节点(内部类)
        public class AVLTreeNode<T> where T : IComparable<T>
        {
            public T key;
            public int height;
            public AVLTreeNode<T> left;
            public AVLTreeNode<T> right;  

            public AVLTreeNode(T key, AVLTreeNode<T> left, AVLTreeNode<T> right)
            {
                this.key = key;
                this.left = left;
                this.right = right;
                this.height = 0;
            }
        }

        public AVLTree()
        {
            mRoot = null;
        }

AVLTree是AVL树对应的类,而AVLTreeNode是AVL树节点,它是AVLTree的内部类。AVLTree包含了AVL树的根节点,AVL树的基本操作也定义在AVL树中。AVLTreeNode包括的几个组成对象:
(01) key -- 是关键字,是用来对AVL树的节点进行排序的。
(02) left -- 是左孩子。
(03) right -- 是右孩子。
(04) height -- 是高度。

1.2 树的高度

/*
 * 获取树的高度
 */
private int height(AVLTreeNode<T> tree) {
    if (tree != null)
        return tree.height;

    return 0;
}

public int height() {
    return height(mRoot);
}

关于高度,有的地方将"空二叉树的高度是-1",而本文采用维基百科上的定义:树的高度为最大层次。即空的二叉树的高度是0,非空树的高度等于它的最大层次(根的层次为1,根的子节点为第2层,依次类推)。

1.3 比较大小

/*
 * 比较两个值的大小
 */
private int max(int a, int b) {
    return a>b ? a : b;
}

2. 旋转

如果在AVL树中进行插入或删除节点后,可能导致AVL树失去平衡。这种失去平衡的可以概括为4种姿态:LL(左左),LR(左右),RR(右右)和RL(右左)。下面给出它们的示意图:

上图中的4棵树都是"失去平衡的AVL树",从左往右的情况依次是:LL、LR、RL、RR。除了上面的情况之外,还有其它的失去平衡的AVL树,如下图:

上面的两张图都是为了便于理解,而列举的关于"失去平衡的AVL树"的例子。总的来说,AVL树失去平衡时的情况一定是LL、LR、RL、RR这4种之一,它们都由各自的定义:

(1) LL:LeftLeft,也称为"左左"。插入或删除一个节点后,根节点的左子树的左子树还有非空子节点,导致"根的左子树的高度"比"根的右子树的高度"大2,导致AVL树失去了平衡。
     例如,在上面LL情况中,由于"根节点(8)的左子树(4)的左子树(2)还有非空子节点",而"根节点(8)的右子树(12)没有子节点";导致"根节点(8)的左子树(4)高度"比"根节点(8)的右子树(12)"高2。

(2) LR:LeftRight,也称为"左右"。插入或删除一个节点后,根节点的左子树的右子树还有非空子节点,导致"根的左子树的高度"比"根的右子树的高度"大2,导致AVL树失去了平衡。
     例如,在上面LR情况中,由于"根节点(8)的左子树(4)的左子树(6)还有非空子节点",而"根节点(8)的右子树(12)没有子节点";导致"根节点(8)的左子树(4)高度"比"根节点(8)的右子树(12)"高2。

(3) RL:RightLeft,称为"右左"。插入或删除一个节点后,根节点的右子树的左子树还有非空子节点,导致"根的右子树的高度"比"根的左子树的高度"大2,导致AVL树失去了平衡。
     例如,在上面RL情况中,由于"根节点(8)的右子树(12)的左子树(10)还有非空子节点",而"根节点(8)的左子树(4)没有子节点";导致"根节点(8)的右子树(12)高度"比"根节点(8)的左子树(4)"高2。

(4) RR:RightRight,称为"右右"。插入或删除一个节点后,根节点的右子树的右子树还有非空子节点,导致"根的右子树的高度"比"根的左子树的高度"大2,导致AVL树失去了平衡。
     例如,在上面RR情况中,由于"根节点(8)的右子树(12)的右子树(14)还有非空子节点",而"根节点(8)的左子树(4)没有子节点";导致"根节点(8)的右子树(12)高度"比"根节点(8)的左子树(4)"高2。

如果在AVL树中进行插入或删除节点后,可能导致AVL树失去平衡。AVL失去平衡之后,可以通过旋转使其恢复平衡,下面分别介绍"LL(左左),LR(左右),RR(右右)和RL(右左)"这4种情况对应的旋转方法。

2.1 LL的旋转

LL失去平衡的情况,可以通过一次旋转让AVL树恢复平衡。如下图:

图中左边是旋转之前的树,右边是旋转之后的树。从中可以发现,旋转之后的树又变成了AVL树,而且该旋转只需要一次即可完成。
对于LL旋转,你可以这样理解为:LL旋转是围绕"失去平衡的AVL根节点"进行的,也就是节点k2;而且由于是LL情况,即左左情况,就用手抓着"左孩子,即k1"使劲摇。将k1变成根节点,k2变成k1的右子树,"k1的右子树"变成"k2的左子树"。

LL的旋转代码

/*
 * LL:左左对应的情况(左单旋转)。
 *
 * 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;
}

2.2 RR的旋转

理解了LL之后,RR就相当容易理解了。RR是与LL对称的情况!RR恢复平衡的旋转方法如下:

图中左边是旋转之前的树,右边是旋转之后的树。RR旋转也只需要一次即可完成。

RR的旋转代码

/*
 * RR:右右对应的情况(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;
}

2.3 LR的旋转

LR失去平衡的情况,需要经过两次旋转才能让AVL树恢复平衡。如下图:

第一次旋转是围绕"k1"进行的"RR旋转",第二次是围绕"k3"进行的"LL旋转"。

LR的旋转代码

/*
 * LR:左右对应的情况(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);
}

2.4 RL的旋转

RL是与LR的对称情况!RL恢复平衡的旋转方法如下:

第一次旋转是围绕"k3"进行的"LL旋转",第二次是围绕"k1"进行的"RR旋转"。

RL的旋转代码

/*
 * RL:右左对应的情况(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);
}

3. 插入

插入节点的代码

        /*
         * 将结点插入到AVL树中,并返回根节点
         *
         * 参数说明:
         *     tree AVL树的根结点
         *     key 插入的结点的键值
         * 返回值:
         *     根节点
         */
        private AVLTreeNode<T> insert(AVLTreeNode<T> tree, T key)
        {
            if (tree == null)
            {
                // 新建节点
                tree = new AVLTreeNode<T>(key, null, null);
                if (tree == null)
                {
                    Console.WriteLine("ERROR: create avltree node failed!");
                    return null;
                }
            }
            else
            {
                int cmp = key.CompareTo(tree.key);

                if (cmp < 0)
                {    // 应该将key插入到"tree的左子树"的情况
                    tree.left = insert(tree.left, key);
                    // 插入节点后,若AVL树失去平衡,则进行相应的调节。
                    if (height(tree.left) - height(tree.right) == 2)
                    {
                        if (key.CompareTo(tree.left.key) < 0)
                            tree = leftLeftRotation(tree);
                        else
                            tree = leftRightRotation(tree);
                    }
                }
                else if (cmp > 0)
                {    // 应该将key插入到"tree的右子树"的情况
                    tree.right = insert(tree.right, key);
                    // 插入节点后,若AVL树失去平衡,则进行相应的调节。
                    if (height(tree.right) - height(tree.left) == 2)
                    {
                        if (key.CompareTo(tree.right.key) > 0)
                            tree = rightRightRotation(tree);
                        else
                            tree = rightLeftRotation(tree);
                    }
                }
                else
                {    // cmp==0
                    Console.WriteLine("添加失败:不允许添加相同的节点!");
                }
            }

            tree.height = max(height(tree.left), height(tree.right)) + 1;

            return tree;
        }

        public void insert(T key)
        {
            mRoot = insert(mRoot, key);
        }

4. 删除

删除节点的代码

 /*
         * 删除结点(z),返回根节点
         *
         * 参数说明:
         *     tree AVL树的根结点
         *     z 待删除的结点
         * 返回值:
         *     根节点
         */
        private AVLTreeNode<T> remove(AVLTreeNode<T> tree, AVLTreeNode<T> z)
        {
            // 根为空 或者 没有要删除的节点,直接返回null。
            if (tree == null || z == null)
                return null;

            int cmp = z.key.CompareTo(tree.key);
            if (cmp < 0)
            {        // 待删除的节点在"tree的左子树"中
                tree.left = remove(tree.left, z);
                // 删除节点后,若AVL树失去平衡,则进行相应的调节。
                if (height(tree.right) - height(tree.left) == 2)
                {
                    AVLTreeNode<T> r = tree.right;
                    if (height(r.left) > height(r.right))
                        tree = rightLeftRotation(tree);
                    else
                        tree = rightRightRotation(tree);
                }
            }
            else if (cmp > 0)
            {    // 待删除的节点在"tree的右子树"中
                tree.right = remove(tree.right, z);
                // 删除节点后,若AVL树失去平衡,则进行相应的调节。
                if (height(tree.left) - height(tree.right) == 2)
                {
                    AVLTreeNode<T> l = tree.left;
                    if (height(l.right) > height(l.left))
                        tree = leftRightRotation(tree);
                    else
                        tree = leftLeftRotation(tree);
                }
            }
            else
            {    // tree是对应要删除的节点。
                 // tree的左右孩子都非空
                if ((tree.left != null) && (tree.right != null))
                {
                    if (height(tree.left) > height(tree.right))
                    {
                        // 如果tree的左子树比右子树高;
                        // 则(01)找出tree的左子树中的最大节点
                        //   (02)将该最大节点的值赋值给tree。
                        //   (03)删除该最大节点。
                        // 这类似于用"tree的左子树中最大节点"做"tree"的替身;
                        // 采用这种方式的好处是:删除"tree的左子树中最大节点"之后,AVL树仍然是平衡的。
                        AVLTreeNode<T> max = maximum(tree.left);
                        tree.key = max.key;
                        tree.left = remove(tree.left, max);
                    }
                    else
                    {
                        // 如果tree的左子树不比右子树高(即它们相等,或右子树比左子树高1)
                        // 则(01)找出tree的右子树中的最小节点
                        //   (02)将该最小节点的值赋值给tree。
                        //   (03)删除该最小节点。
                        // 这类似于用"tree的右子树中最小节点"做"tree"的替身;
                        // 采用这种方式的好处是:删除"tree的右子树中最小节点"之后,AVL树仍然是平衡的。
                        AVLTreeNode<T> min = maximum(tree.right);
                        tree.key = min.key;
                        tree.right = remove(tree.right, min);
                    }
                }
                else
                {
                    AVLTreeNode<T> tmp = tree;
                    tree = (tree.left != null) ? tree.left : tree.right;
                    tmp = null;
                }
            }

            return tree;
        }

        public void remove(T key)
        {
            AVLTreeNode<T> z;

            if ((z = search(mRoot, key)) != null)
                mRoot = remove(mRoot, z);
        }

完整的实现代码

    /// <summary>
    /// AVL树
    /// </summary>
    /// <typeparam name="T"></typeparam>
    public class AVLTree<T> where T : IComparable<T>
    {
        private AVLTreeNode<T> mRoot;// 根结点

        // AVL树的节点(内部类)
        public class AVLTreeNode<T> where T : IComparable<T>
        {
            public T key;
            public int height;
            public AVLTreeNode<T> left;
            public AVLTreeNode<T> right;  

            public AVLTreeNode(T key, AVLTreeNode<T> left, AVLTreeNode<T> right)
            {
                this.key = key;
                this.left = left;
                this.right = right;
                this.height = 0;
            }
        }

        public AVLTree()
        {
            mRoot = null;
        }

        /*
         * 获取树的高度
         */
        private int height(AVLTreeNode<T> tree)
        {
            if (tree != null)
                return tree.height;

            return 0;
        }

        public int height()
        {
            return height(mRoot);
        }

        /*
         * 比较两个值的大小
         */
        private int max(int a, int b)
        {
            return a > b ? a : b;
        }

        /*
         * 前序遍历"AVL树"
         */
        private void preOrder(AVLTreeNode<T> tree)
        {
            if (tree != null)
            {
                Console.Write(tree.key + " ");
                preOrder(tree.left);
                preOrder(tree.right);
            }
        }

        public void preOrder()
        {
            preOrder(mRoot);
        }

        /*
         * 中序遍历"AVL树"
         */
        private void inOrder(AVLTreeNode<T> tree)
        {
            if (tree != null)
            {
                inOrder(tree.left);
                Console.Write(tree.key + " ");
                inOrder(tree.right);
            }
        }

        public void inOrder()
        {
            inOrder(mRoot);
        }

        /*
         * 后序遍历"AVL树"
         */
        private void postOrder(AVLTreeNode<T> tree)
        {
            if (tree != null)
            {
                postOrder(tree.left);
                postOrder(tree.right);
                Console.Write(tree.key + " ");
            }
        }

        public void postOrder()
        {
            postOrder(mRoot);
        }

        /*
         * (递归实现)查找"AVL树x"中键值为key的节点
         */
        private AVLTreeNode<T> search(AVLTreeNode<T> x, T key)
        {
            if (x == null)
                return x;

            int cmp = key.CompareTo(x.key);
            if (cmp < 0)
                return search(x.left, key);
            else if (cmp > 0)
                return search(x.right, key);
            else
                return x;
        }

        public AVLTreeNode<T> search(T key)
        {
            return search(mRoot, key);
        }

        /*
         * (非递归实现)查找"AVL树x"中键值为key的节点
         */
        private AVLTreeNode<T> IterativeSearch(AVLTreeNode<T> x, T key)
        {
            while (x != null)
            {
                int cmp = key.CompareTo(x.key);

                if (cmp < 0)
                    x = x.left;
                else if (cmp > 0)
                    x = x.right;
                else
                    return x;
            }

            return x;
        }

        public AVLTreeNode<T> IterativeSearch(T key)
        {
            return IterativeSearch(mRoot, key);
        }

        /*
         * 查找最小结点:返回tree为根结点的AVL树的最小结点。
         */
        private AVLTreeNode<T> minimum(AVLTreeNode<T> tree)
        {
            if (tree == null)
                return null;

            while (tree.left != null)
                tree = tree.left;
            return tree;
        }

        public T minimum()
        {
            AVLTreeNode<T> p = minimum(mRoot);
            if (p != null)
                return p.key;

            return default(T);
        }

        /*
         * 查找最大结点:返回tree为根结点的AVL树的最大结点。
         */
        private AVLTreeNode<T> maximum(AVLTreeNode<T> tree)
        {
            if (tree == null)
                return null;

            while (tree.right != null)
                tree = tree.right;
            return tree;
        }

        public T maximum()
        {
            AVLTreeNode<T> p = maximum(mRoot);
            if (p != null)
                return p.key;

            return default(T);
        }

        /*
         * LL:左左对应的情况(左单旋转)。
         *
         * 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;
        }

        /*
         * RR:右右对应的情况(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;
        }

        /*
         * LR:左右对应的情况(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);
        }

        /*
         * RL:右左对应的情况(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);
        }

        /*
         * 将结点插入到AVL树中,并返回根节点
         *
         * 参数说明:
         *     tree AVL树的根结点
         *     key 插入的结点的键值
         * 返回值:
         *     根节点
         */
        private AVLTreeNode<T> insert(AVLTreeNode<T> tree, T key)
        {
            if (tree == null)
            {
                // 新建节点
                tree = new AVLTreeNode<T>(key, null, null);
                if (tree == null)
                {
                    Console.WriteLine("ERROR: create avltree node failed!");
                    return null;
                }
            }
            else
            {
                int cmp = key.CompareTo(tree.key);

                if (cmp < 0)
                {    // 应该将key插入到"tree的左子树"的情况
                    tree.left = insert(tree.left, key);
                    // 插入节点后,若AVL树失去平衡,则进行相应的调节。
                    if (height(tree.left) - height(tree.right) == 2)
                    {
                        if (key.CompareTo(tree.left.key) < 0)
                            tree = leftLeftRotation(tree);
                        else
                            tree = leftRightRotation(tree);
                    }
                }
                else if (cmp > 0)
                {    // 应该将key插入到"tree的右子树"的情况
                    tree.right = insert(tree.right, key);
                    // 插入节点后,若AVL树失去平衡,则进行相应的调节。
                    if (height(tree.right) - height(tree.left) == 2)
                    {
                        if (key.CompareTo(tree.right.key) > 0)
                            tree = rightRightRotation(tree);
                        else
                            tree = rightLeftRotation(tree);
                    }
                }
                else
                {    // cmp==0
                    Console.WriteLine("添加失败:不允许添加相同的节点!");
                }
            }

            tree.height = max(height(tree.left), height(tree.right)) + 1;

            return tree;
        }

        public void insert(T key)
        {
            mRoot = insert(mRoot, key);
        }

        /*
         * 删除结点(z),返回根节点
         *
         * 参数说明:
         *     tree AVL树的根结点
         *     z 待删除的结点
         * 返回值:
         *     根节点
         */
        private AVLTreeNode<T> remove(AVLTreeNode<T> tree, AVLTreeNode<T> z)
        {
            // 根为空 或者 没有要删除的节点,直接返回null。
            if (tree == null || z == null)
                return null;

            int cmp = z.key.CompareTo(tree.key);
            if (cmp < 0)
            {        // 待删除的节点在"tree的左子树"中
                tree.left = remove(tree.left, z);
                // 删除节点后,若AVL树失去平衡,则进行相应的调节。
                if (height(tree.right) - height(tree.left) == 2)
                {
                    AVLTreeNode<T> r = tree.right;
                    if (height(r.left) > height(r.right))
                        tree = rightLeftRotation(tree);
                    else
                        tree = rightRightRotation(tree);
                }
            }
            else if (cmp > 0)
            {    // 待删除的节点在"tree的右子树"中
                tree.right = remove(tree.right, z);
                // 删除节点后,若AVL树失去平衡,则进行相应的调节。
                if (height(tree.left) - height(tree.right) == 2)
                {
                    AVLTreeNode<T> l = tree.left;
                    if (height(l.right) > height(l.left))
                        tree = leftRightRotation(tree);
                    else
                        tree = leftLeftRotation(tree);
                }
            }
            else
            {    // tree是对应要删除的节点。
                 // tree的左右孩子都非空
                if ((tree.left != null) && (tree.right != null))
                {
                    if (height(tree.left) > height(tree.right))
                    {
                        // 如果tree的左子树比右子树高;
                        // 则(01)找出tree的左子树中的最大节点
                        //   (02)将该最大节点的值赋值给tree。
                        //   (03)删除该最大节点。
                        // 这类似于用"tree的左子树中最大节点"做"tree"的替身;
                        // 采用这种方式的好处是:删除"tree的左子树中最大节点"之后,AVL树仍然是平衡的。
                        AVLTreeNode<T> max = maximum(tree.left);
                        tree.key = max.key;
                        tree.left = remove(tree.left, max);
                    }
                    else
                    {
                        // 如果tree的左子树不比右子树高(即它们相等,或右子树比左子树高1)
                        // 则(01)找出tree的右子树中的最小节点
                        //   (02)将该最小节点的值赋值给tree。
                        //   (03)删除该最小节点。
                        // 这类似于用"tree的右子树中最小节点"做"tree"的替身;
                        // 采用这种方式的好处是:删除"tree的右子树中最小节点"之后,AVL树仍然是平衡的。
                        AVLTreeNode<T> min = maximum(tree.right);
                        tree.key = min.key;
                        tree.right = remove(tree.right, min);
                    }
                }
                else
                {
                    AVLTreeNode<T> tmp = tree;
                    tree = (tree.left != null) ? tree.left : tree.right;
                    tmp = null;
                }
            }

            return tree;
        }

        public void remove(T key)
        {
            AVLTreeNode<T> z;

            if ((z = search(mRoot, key)) != null)
                mRoot = remove(mRoot, z);
        }

        /*
         * 销毁AVL树
         */
        private void destroy(AVLTreeNode<T> tree)
        {
            if (tree == null)
                return;

            if (tree.left != null)
                destroy(tree.left);
            if (tree.right != null)
                destroy(tree.right);

            tree = null;
        }

        public void destroy()
        {
            destroy(mRoot);
        }

        /*
         * 打印"二叉查找树"
         *
         * key        -- 节点的键值
         * direction  --  0,表示该节点是根节点;
         *               -1,表示该节点是它的父结点的左孩子;
         *                1,表示该节点是它的父结点的右孩子。
         */
        private void print(AVLTreeNode<T> tree, T key, int direction)
        {
            if (tree != null)
            {
                if (direction == 0)    // tree是根节点
                    Console.WriteLine("{0} is root\n", tree.key, key);
            else                // tree是分支节点
                    Console.WriteLine("{0} is {1}‘s {2} child\n", tree.key, key, direction == 1 ? "right" : "left");

                print(tree.left, tree.key, -1);
                print(tree.right, tree.key, 1);
            }
        }

        public void print()
        {
            if (mRoot != null)
                print(mRoot, mRoot.key, 0);
        }
    }

AVL树的测试程序

    public class AVLTreeTest
    {
        private int[] arr = { 3, 2, 1, 4, 5, 6, 7, 16, 15, 14, 13, 12, 11, 10, 8, 9 };

        public  void test()
        {
            int i;
            AVLTree<int> tree = new AVLTree<int>();

            Console.WriteLine("== 依次添加: ");
            for (i = 0; i < arr.Length; i++)
            {
                Console.WriteLine("{0} ", arr[i]);
                tree.insert(arr[i]);
            }

            Console.WriteLine("\n== 前序遍历: ");
            tree.preOrder();

            Console.WriteLine("\n== 中序遍历: ");
            tree.inOrder();

            Console.WriteLine("\n== 后序遍历: ");
            tree.postOrder();
            Console.WriteLine("\n");

            Console.WriteLine("== 高度: {0}\n", tree.height());
            Console.WriteLine("== 最小值: {0}\n", tree.minimum());
            Console.WriteLine("== 最大值: {0}\n", tree.maximum());
            Console.WriteLine("== 树的详细信息: \n");
            tree.print();

            i = 8;
            Console.WriteLine("\n== 删除根节点: {0}", i);
            tree.remove(i);

            Console.WriteLine("\n== 高度: {0}", tree.height());
            Console.WriteLine("\n== 中序遍历: ");
            tree.inOrder();
            Console.WriteLine("\n== 树的详细信息: \n");
            tree.print();

            // 销毁二叉树
            tree.destroy();
        }
    }

AVL树的测试程序

结果如下:

== 依次添加: 3 2 1 4 5 6 7 16 15 14 13 12 11 10 8 9
== 前序遍历: 7 4 2 1 3 6 5 13 11 9 8 10 12 15 14 16
== 中序遍历: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
== 后序遍历: 1 3 2 5 6 4 8 10 9 12 11 14 16 15 13 7
== 高度: 5
== 最小值: 1
== 最大值: 16
== 树的详细信息:
 7 is root
 4 is  7‘s   left child
 2 is  4‘s   left child
 1 is  2‘s   left child
 3 is  2‘s  right child
 6 is  4‘s  right child
 5 is  6‘s   left child
13 is  7‘s  right child
11 is 13‘s   left child
 9 is 11‘s   left child
 8 is  9‘s   left child
10 is  9‘s  right child
12 is 11‘s  right child
15 is 13‘s  right child
14 is 15‘s   left child
16 is 15‘s  right child

== 删除根节点: 8
== 高度: 5
== 中序遍历: 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 13 14 15 16
== 树的详细信息:
 7 is root
 4 is  7‘s   left child
 2 is  4‘s   left child
 1 is  2‘s   left child
 3 is  2‘s  right child
 6 is  4‘s  right child
 5 is  6‘s   left child
13 is  7‘s  right child
11 is 13‘s   left child
 9 is 11‘s   left child
10 is  9‘s  right child
12 is 11‘s  right child
15 is 13‘s  right child
14 is 15‘s   left child
16 is 15‘s  right child

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时间: 2024-10-25 01:43:59

数据结构——AVL数的相关文章

51nod 1412 AVL数的种类(DP

题意给了n个节点的AVL数 问种类 树的深度不大 那么转移方程很明显了 dp[i][j]   代表的是节点为n深度为j的树的种类 k为左子树的节点个数 //dp[i][j+1] += dp[k][j]*dp[i-k-1][j];//dp[i][j+1] += 2*dp[k][j-1]*dp[i-k-1][j]; #include <stdio.h> #include <iostream> #include <algorithm> #include <string.

数据结构--AVL树

AVL树是高度平衡的二叉搜索树,较搜索树而言降低了树的高度:时间复杂度减少了使其搜索起来更方便: 1.性质: (1)左子树和右子树高度之差绝对值不超过1: (2)树中每个左子树和右子树都必须为AVL树: (3)每一个节点都有一个平衡因子(-1,0,1:右子树-左子树) (4)遍历一个二叉搜索树可以得到一个递增的有序序列 2.结构: 平衡二叉树是对二叉搜索树(又称为二叉排序树)的一种改进.二叉搜索树有一个缺点就是,树的结构是无法预料的.任意性非常大.它仅仅与节点的值和插入的顺序有关系.往往得到的是

AVL数

平衡二叉树(AVL树) AVL树是一种二叉搜索树,并且每个节点的左右子树高度之差最多为1.AVL树是第一个在最坏的情况下保证以O(logn)的时间进行搜索,插入和删除操作的数据结构,AVL树能在对数时间内完成操作的主要思想是在插入和删除的时候花一些时间来保持树的平衡,使树的高度总在O(logn)范围内 插入后不满足AVL树的情况 令x是要插入AVL树种的关键字,首先将x插入树的底部,如果插入后仍是AVL树,则没有问题,否则要对数进行平衡.假设节点A的左子树和右子树在插入后失去平衡(高度差为2),

[数据结构] AVL树和AVL旋转、哈夫曼树和哈夫曼编码

1. AVL树 AVL树中任何节点的两个子树的高度最大差别为一,所以它也被称为高度平衡树.查找.插入和删除在平均和最坏情况下都是O(log n).增加和删除可能需要通过一次或多次树旋转来重新平衡这个树. 节点的平衡因子是它的左子树的高度减去它的右子树的高度(有时相反).带有平衡因子1.0或 -1的节点被认为是平衡的.带有平衡因子 -2或2的节点被认为是不平衡的,并需要重新平衡这个树.平衡因子可以直接存储在每个节点中,或从可能存储在节点中的子树高度计算出来. 1.2AVL旋转 AVL树的基本操作一

数据结构--Avl树的创建,插入的递归版本和非递归版本,删除等操作

AVL树本质上还是一棵二叉搜索树,它的特点是: 1.本身首先是一棵二叉搜索树. 2.带有平衡条件:每个结点的左右子树的高度之差的绝对值最多为1(空树的高度为-1). 也就是说,AVL树,本质上是带了平衡功能的二叉查找树(二叉排序树,二叉搜索树). 对Avl树进行相关的操作最重要的是要保持Avl树的平衡条件.即对Avl树进行相关的操作后,要进行相应的旋转操作来恢复Avl树的平衡条件. 对Avl树的插入和删除都可以用递归实现,文中也给出了插入的非递归版本,关键在于要用到栈. 代码如下: #inclu

简单数据结构———AVL树

C - 万恶的二叉树 Crawling in process... Crawling failed Time Limit:1000MS     Memory Limit:32768KB     64bit IO Format:%I64d & %I64u Submit Status Practice HDU 2193 Description An AVL tree is a kind of balanced binary search tree. Named after their invento

数据结构&amp;&amp;AVL树原理、插入操作详解及实现

1.基本概念 AVL树的复杂程度真是比二叉搜索树高了整整一个数量级--它的原理并不难弄懂,但要把它用代码实现出来还真的有点费脑筋.下面我们来看看: 2.AVL树是什么? AVL树本质上还是一棵二叉搜索树(因此读者可以看到我后面的代码是继承自二叉搜索树的),它的特点是: 1. 本身首先是一棵二叉搜索树. 2. 带有平衡条件:每个结点的左右子树的高度之差的绝对值(平衡因子)最多为1. 例如: 5              5 / \            / \ 2   6          2  

自己动手实现数据结构——AVL树(C++实现)

这类教程有很多了,就用C++简单实现下以供记录和参考,以后再有补充版本. 实现了查找和插入.删除操作有些复杂,感觉个人实现的效率不是很高,以后再补充,先把做过的东西记录下来. Avl.h #ifndef __AVL_H #define __AVL_H #include<stddef.h> #include<vector> template< class T> struct AvlNode{ T data; int height; AvlNode* left; AvlNo

数据结构--AVL树的insert()的Java实现

一个AVL树是其每个节点的左子树和右子树的高度差最多差1的二叉查找树:AVL树是一种最古老的平衡查找树 上代码: package com.itany.avlshu; public class AVLTree<T extends Comparable<?super T>> { private static class AvlNode<T> { private int height; private T element; private AvlNode<T> l