13、自平衡二叉查找树AVL

  1 package ren.laughing.datastructure.baseImpl;
  2
  3 /**
  4  * 自平衡二叉查找树AVL 继承二叉查找树
  5  *
  6  * @author Laughing_Lz
  7  * @time 2016年4月20日
  8  */
  9 public class AVLTree extends BSTree {
 10     /**
 11      * 统一平衡方法 旋转操作
 12      *
 13      * @param z
 14      *            z是失衡的结点
 15      * @return 返回平衡后子树的根结点
 16      */
 17     private BinTreeNode rotate(BinTreeNode z) {
 18         BinTreeNode y = heightSubT(z);// 取y为z更高的孩子
 19         BinTreeNode x = heightSubT(y);// 取x为y更高的孩子
 20         boolean isLeft =z.isLChild();//标记z是否是左孩子
 21         BinTreeNode p = z.getParent();//取z的父结点
 22         BinTreeNode a,b,c;
 23         BinTreeNode t0,t1,t2,t3;
 24         //以下分四种情况重命名
 25         if(y.isLChild()){//1如果y是左孩子
 26             c = z;
 27             t3 = z.getRChild();
 28             if(x.isLChild()){//1.1如果x是左孩子(左左失衡)
 29                 a = x;
 30                 b = y;
 31                 t0 = x.getLChild();
 32                 t1 = x.getRChild();
 33                 t2 = y.getRChild();
 34             }else{//1.2如果x是右孩子(左右失衡)
 35                 b = x;
 36                 a = y;
 37                 t1 = x.getLChild();
 38                 t2 = x.getRChild();
 39                 t0 = y.getLChild();
 40             }
 41         }else{//2如果y是右孩子
 42             a = z;
 43             t0 = z.getLChild();
 44             if(x.isRChild()){//2.1如果x是右孩子(右右失衡)
 45                 c = x;
 46                 b = y;
 47                 t2 = x.getLChild();
 48                 t3 = x.getRChild();
 49                 t1 = y.getLChild();
 50             }else{//2.2如果x是左孩子(右左失衡)
 51                 b = x;
 52                 c = y;
 53                 t1 = x.getLChild();
 54                 t2 =x.getRChild();
 55                 t3 = y.getRChild();
 56             }
 57         }
 58 //        x.server();//疑问，已经赋值给a b c 还有何用？★
 59 //        y.server();
 60 //        z.server();
 61         a.server();//断开与父结点的连接
 62         b.server();
 63         c.server();
 64         if(t0 != null){
 65             t0.server();
 66         }
 67         if(t1 != null){
 68             t1.server();
 69         }
 70         if(t2 != null){
 71             t2.server();
 72         }
 73         if(t3 != null){
 74             t3.server();
 75         }
 76         b.setLChild(a);//重新设置左右孩子，平衡
 77         b.setRChild(c);
 78         a.setLChild(t0);
 79         a.setRChild(t1);
 80         c.setLChild(t2);
 81         c.setRChild(t3);
 82         if(isLeft){
 83             p.setLChild(b);
 84         }else{
 85             p.setRChild(b);
 86         }
 87         return b;//返回平衡后子树的根
 88     }
 89
 90     /**
 91      * 获取结点v较高的子树
 92      *
 93      * @param v
 94      * @return
 95      */
 96     private BinTreeNode heightSubT(BinTreeNode v) {
 97         if (v == null) {
 98             return null;
 99         }
100         int lH = -1;// 若没有左子树，默认左子树高度为-1
101         if (v.hasLChild()) {
102             lH = v.getLChild().getHeight();
103         }
104         int rH = -1;// 若没有右子树，默认右子树高度为-1
105         if (v.hasRChild()) {
106             rH = v.getRChild().getHeight();
107         }
108         if (lH > rH) {
109             return v.getLChild();
110         } else if (lH < rH) {
111             return v.getRChild();
112         } else {// 若两边子树等高
113             if (v.isLChild()) {
114                 return v.getLChild();
115             } else {
116                 return v.getRChild();
117             }
118         }
119     }
120     /**
121      * 重写BSTree的insert方法
122      * insert之后要重新平衡
123      */
124     @Override
125     public void insert(Object obj) {
126         super.insert(obj);
127         root = reBalance(startBN);//重新平衡树
128     }
129     /**
130      * 重新平衡AVL树
131      * @param startBN
132      * @return 返回平衡后的AVL树根结点
133      */
134     private BinTreeNode reBalance(BinTreeNode startBN) {
135         if(startBN == null){
136             return root;
137         }
138         BinTreeNode c = startBN;
139         while(startBN != null){//从startBN开始，向上逐一检查 z 的祖先★
140             if(!isBalance(startBN)){//若startBN失衡，则旋转使之重新平衡★
141                 startBN = rotate(startBN);
142             }
143             c = startBN;
144             startBN = startBN.getParent();//继续检查其父亲
145         }
146         return c;
147     }
148     /**
149      * 判断该结点是否平衡
150      * @param startBN
151      * @return
152      */
153     private boolean isBalance(BinTreeNode startBN) {
154         if(startBN == null){
155             return true;
156         }
157         int lH = startBN.hasLChild()?startBN.getLChild().getHeight():-1;
158         int rH = startBN.hasRChild()?startBN.getRChild().getHeight():-1;
159         return (Math.abs(lH-rH) <= 1);
160     }
161     /**
162      * 重写BSTree的remove方法
163      */
164     @Override
165     public Object remove(Object ele) {
166         Object obj = super.remove(ele);
167         root = reBalance(startBN);//重新平衡AVL树
168         return obj;
169     }
170 }