【数据结构】动态查找—平衡二叉树的概述和算法分析

简介: 【数据结构】动态查找—平衡二叉树的概述和算法分析

一、平衡二叉树


1)概述


二叉排序树的查找效率与二叉树的形状有关


1. 对于按给定序列的二叉排序树,若其左、右子树均匀分布,则查找过程类似于有序表的二分查找,时间复杂度为O(log2n)


2. 若给定序列原来有序,则建立的二叉排序树就蜕化为单链表,其查找效率同顺序查找一样,时间复杂度为O(n)


在构造二叉排序树的过程中,当出现左右子树分布不均匀时,若能对其进行调整,使其依然保持均匀,则就能有效的保证二叉排序树仍具有较高的查找效率。


平衡二叉树,是一个特殊的二叉排序树,左右子树分布均匀的二叉排序树。


2)定义


平衡二叉树 Balanced Binary Tree ,又称为AVL树


它或是一棵空树


或是一棵具有下列性质的二叉树:


它的左子树和右子树都是平衡二叉树


且左子树和右子树的深度之差的绝对值不超过1


结点的平衡因子:该结点的左子树深度与右子树深度之差。又称为平衡度。


平衡二叉树也就是树中任意结点的平衡因子的绝对值小于等于1的二叉树。


在AVL树中的结点平衡因子可能有3种取值:-1、0、1。


df4d60db30e04e04b007c7035f3763d0.png


3)平衡化调整


在平衡二叉树上,插入或删除结点后,可能导致树不平衡,需要通过旋转让树重新变平衡。


失去平衡的二叉树共有4种旋转方式使其保持平衡:


LL型平衡旋转(单向右旋)


RR型平衡旋转(单向左旋)


LR型平衡旋转(先左旋后右旋)


RL型平衡旋转(先右旋后左旋)


0bd7271382094aebb679dea99930807d.png


方式1:LL型平衡旋转(单向右旋)


3186a66ed9dd42e08f561656e75bab72.png


方式2:RR型平衡旋转(单向左旋)


7578147786f04f919fd4b7e6e004374c.png


方式3:LR型平衡旋转(先左旋后右旋)


ff5256b0c3c64d9e8109dedf93efc8c1.png


方式4:RL型平衡旋转(先右旋后左旋)


f0e062db54b444f3b158ef5622dac639.png


4)实例


以关键字 5,4,2,8,6,9 构造一颗平衡二叉树


85800df311f24bfcb1587532e7d86a03.png


5)性能分析


在平衡树上进行查找的过程和二叉排序树相同,因此,查找过程中和给定值进行比较的关键字的个数不超过平衡树的深度。


平衡二叉树上进行查找的时间复杂度为O(log2n)。


6)练习


练习1:构造一颗平衡二叉树


16, 15, 50, 53, 64, 7


9c16e7d0072b46c093342156eb40a868.png


练习2:构造一颗平衡二叉树


2,5,8,3,6,9,1,4,7


0416c6b114ca4d32a7e4e67ca53d19a6.png


练习3:构造一颗平衡二叉树


1,2,3,4,5,6,7


dc182581722a469eba800e6b3b827240.png


练习4:构造一颗平衡二叉树


20,16,8,32,24,39,45


415706691f644100bda75cc1e1247105.png

相关文章
|
3月前
|
机器学习/深度学习 算法 数据挖掘
K-means聚类算法是机器学习中常用的一种聚类方法,通过将数据集划分为K个簇来简化数据结构
K-means聚类算法是机器学习中常用的一种聚类方法,通过将数据集划分为K个簇来简化数据结构。本文介绍了K-means算法的基本原理,包括初始化、数据点分配与簇中心更新等步骤,以及如何在Python中实现该算法,最后讨论了其优缺点及应用场景。
193 6
|
3月前
|
算法 数据处理 C语言
C语言中的位运算技巧,涵盖基本概念、应用场景、实用技巧及示例代码,并讨论了位运算的性能优势及其与其他数据结构和算法的结合
本文深入解析了C语言中的位运算技巧,涵盖基本概念、应用场景、实用技巧及示例代码,并讨论了位运算的性能优势及其与其他数据结构和算法的结合,旨在帮助读者掌握这一高效的数据处理方法。
91 1
|
15天前
|
存储 机器学习/深度学习 算法
C 408—《数据结构》算法题基础篇—链表(下)
408考研——《数据结构》算法题基础篇之链表(下)。
76 29
|
15天前
|
存储 算法 C语言
C 408—《数据结构》算法题基础篇—链表(上)
408考研——《数据结构》算法题基础篇之链表(上)。
72 25
|
15天前
|
存储 人工智能 算法
C 408—《数据结构》算法题基础篇—数组(通俗易懂)
408考研——《数据结构》算法题基础篇之数组。(408算法题的入门)
58 23
|
1月前
|
存储 算法 测试技术
【C++数据结构——树】二叉树的遍历算法(头歌教学实验平台习题) 【合集】
本任务旨在实现二叉树的遍历,包括先序、中序、后序和层次遍历。首先介绍了二叉树的基本概念与结构定义,并通过C++代码示例展示了如何定义二叉树节点及构建二叉树。接着详细讲解了四种遍历方法的递归实现逻辑,以及层次遍历中队列的应用。最后提供了测试用例和预期输出,确保代码正确性。通过这些内容,帮助读者理解并掌握二叉树遍历的核心思想与实现技巧。
49 2
|
2月前
|
存储 运维 监控
探索局域网电脑监控软件:Python算法与数据结构的巧妙结合
在数字化时代,局域网电脑监控软件成为企业管理和IT运维的重要工具,确保数据安全和网络稳定。本文探讨其背后的关键技术——Python中的算法与数据结构,如字典用于高效存储设备信息,以及数据收集、异常检测和聚合算法提升监控效率。通过Python代码示例,展示了如何实现基本监控功能,帮助读者理解其工作原理并激发技术兴趣。
68 20
|
1月前
|
存储 算法 安全
基于哈希表的文件共享平台 C++ 算法实现与分析
在数字化时代,文件共享平台不可或缺。本文探讨哈希表在文件共享中的应用,包括原理、优势及C++实现。哈希表通过键值对快速访问文件元数据(如文件名、大小、位置等),查找时间复杂度为O(1),显著提升查找速度和用户体验。代码示例展示了文件上传和搜索功能,实际应用中需解决哈希冲突、动态扩容和线程安全等问题,以优化性能。
|
2月前
|
缓存 算法 搜索推荐
Java中的算法优化与复杂度分析
在Java开发中,理解和优化算法的时间复杂度和空间复杂度是提升程序性能的关键。通过合理选择数据结构、避免重复计算、应用分治法等策略,可以显著提高算法效率。在实际开发中,应该根据具体需求和场景,选择合适的优化方法,从而编写出高效、可靠的代码。
49 6
|
3月前
|
存储 算法 搜索推荐
Python 中数据结构和算法的关系
数据结构是算法的载体,算法是对数据结构的操作和运用。它们共同构成了计算机程序的核心,对于提高程序的质量和性能具有至关重要的作用
111 33