数据结构和算法学习记录——认识二叉搜索树及二叉搜索树的查找操作(递归以及迭代实现-查找操作、查找最大和最小元素)

简介: 数据结构和算法学习记录——认识二叉搜索树及二叉搜索树的查找操作(递归以及迭代实现-查找操作、查找最大和最小元素)

二叉搜索树

二叉搜索树(BST,Binary Search Tree),也称二叉排序树或二叉查找树。

一颗二叉树,可以为空;如果不为空,满足一下性质:

1.非空左子树的所有键值小于其根节点的键值。

2.非空右子树的所有键值大于其根节点的键值。

3.左、右子树都是二叉搜索树。

二叉搜索树的一些操作函数

  • Position Find (ElementType x,BinTree BST);

从二叉搜索树BST中查找元素x,返回其所在节点的地址。

  • Position FindMin(BinTree BST);

从二叉搜索树BST中查找并返回最小元素所在节点的地址。

  • Position FindMax(BinTree BST);

从二叉搜索树BST中查找并返回最大元素所在节点的地址。

  • BinTree Insert(ElementType x,BinTree BST);

在二叉搜索树BST中插入一个值为x的节点。

  • BinTree Delete(ElementType x,BinTree BST);

在二叉搜索树BST中删除值为x的节点。

二叉搜索树的查找操作Find

二叉搜索树的查找思路很简单:

查找从根节点开始,如果树为空,返回NULL;

若搜索树非空,则根节点关键字和x进行比较,并进行不同处理:

  1. 若x小于根节点键值,只需在左子树中继续搜索;
  2. 若x大于根节点键值,则在右子树中进行继续搜索;
  3. 如果两者比较的结果是相等,搜索完成,返回指向此节点的指针。

递归实现

使用递归的方法实现的话,代码很简单,直接判断键值大小,进行尾递归。(即在程序要返回值时进行递归)

Position Find(ElementType x,BinTree BST)
{
  if (!BST)
  {
    return NULL;  //为空则查找失败
  }
  if (x > BST->data)
  {
    return Find(x, BST->Right);  //在右子树中继续查找
  }
  else if (x < BST->data)
  {
    return Find(x, BST->Left);   //在左子树中继续查找
  }
  else   //x == BST->data
  {
    return BST;                  //查找成功,返回结点地址
  }
}

但递归实现的方法效率不是很高,从编译的角度来看,尾递归可以用循环的方式来实现了。

所以我们将递归函数改为迭代函数

迭代实现

与递归函数同样的一步是,先判断节点是否为空,为空表示查找失败,非空则开始查找;

如果x的值大于根节点,就将节点的指针指向右子树继续循环查找;

如果x的值小于根节点,则将节点的指针指向左子树继续循环查找;

如果相等,则说明查找成功了。

Position IterFind(ElementType x, BinTree BST)
{
  while (BST)
  {
    if (x > BST->data)
    {
      BST = BST->Right;    //向右子树中移动,继续查找
    }
    else if (x < BST->data)
    {
      BST = BST->Left;     //向左子树中移动,继续查找
    }
    else
    {
      return BST;          //查找成功,返回结点地址
    }
  }
  return NULL;                 //查找失败
}

但是这个查找的效率决定于树的高度。


如果二叉搜索树排成了一条链,即斜二叉树,他的这颗树的高度就为n-1,这样最坏的情况下要找到一个节点就需要n-1次了。算法的时间效率就只有O(N)了,而达不到我们想要的log2n,要解决这个问题就要涉及到以后要讲的平衡二叉树了。


查找最大和最小元素

因为二叉搜索树的特殊性,比根节点小的在左子树,比根节点大的在右子树。

所以,

最大元素一定是在树的最右分枝的端节点上; 最小元素一定是在树的最左分枝的端节点上。

函数的代码实现也没什么难点,按照思路,在递归的方法实现中(查找最小元素):节点的左子树不为空就进行递归,直到某一个节点的左子树为空就返回。

查找最小元素的递归函数

Position FindMin(BinTree BST)
{
  if (!BST)
  {
    return NULL;                  //空的二叉搜索树,返回NULL
  }
  else if (!BST->Left)
  {
    return BST;                   //找到最左的叶节点并返回
  }
  else
  {
    return FindMin(BST->Left);    //沿左分支继续查找
  }
}

在迭代的方法实现中:直接走到最左端或者最右端的节点即是最小元素或者最大元素。

查找最大元素的迭代函数

Position FindMax(BinTree BST)
{
  if (BST)
  {
    while (BST->Right)
    {
      BST = BST->Right;  //沿右分支一直查找,直到最右叶节点
    }
  }
  return BST;
}

end



目录
相关文章
|
5月前
|
存储 监控 安全
企业上网监控系统中红黑树数据结构的 Python 算法实现与应用研究
企业上网监控系统需高效处理海量数据,传统数据结构存在性能瓶颈。红黑树通过自平衡机制,确保查找、插入、删除操作的时间复杂度稳定在 O(log n),适用于网络记录存储、设备信息维护及安全事件排序等场景。本文分析红黑树的理论基础、应用场景及 Python 实现,并探讨其在企业监控系统中的实践价值,提升系统性能与稳定性。
175 1
|
5月前
|
存储 监控 算法
基于跳表数据结构的企业局域网监控异常连接实时检测 C++ 算法研究
跳表(Skip List)是一种基于概率的数据结构,适用于企业局域网监控中海量连接记录的高效处理。其通过多层索引机制实现快速查找、插入和删除操作,时间复杂度为 $O(\log n)$,优于链表和平衡树。跳表在异常连接识别、黑名单管理和历史记录溯源等场景中表现出色,具备实现简单、支持范围查询等优势,是企业网络监控中动态数据管理的理想选择。
165 0
|
7月前
|
存储 监控 算法
公司内部网络监控中的二叉搜索树算法:基于 Node.js 的实时设备状态管理
在数字化办公生态系统中,公司内部网络监控已成为企业信息安全管理体系的核心构成要素。随着局域网内终端设备数量呈指数级增长,实现设备状态的实时追踪与异常节点的快速定位,已成为亟待解决的关键技术难题。传统线性数据结构在处理动态更新的设备信息时,存在检索效率低下的固有缺陷;而树形数据结构因其天然的分层特性与高效的检索机制,逐渐成为网络监控领域的研究热点。本文以二叉搜索树(Binary Search Tree, BST)作为研究对象,系统探讨其在公司内部网络监控场景中的应用机制,并基于 Node.js 平台构建一套具备实时更新与快速查询功能的设备状态管理算法框架。
282 3
|
9月前
|
算法 数据可视化 开发者
为什么要学习数据结构与算法
今天,我向大家介绍一门非常重要的课程——《数据结构与算法》。这门课不仅是计算机学科的核心,更是每一位开发者从“小白”迈向“高手”的必经之路。
为什么要学习数据结构与算法
|
9月前
|
算法 Java
算法系列之数据结构-Huffman树
Huffman树(哈夫曼树)又称最优二叉树,是一种带权路径长度最短的二叉树,常用于信息传输、数据压缩等方面。它的构造基于字符出现的频率,通过将频率较低的字符组合在一起,最终形成一棵树。在Huffman树中,每个叶节点代表一个字符,而每个字符的编码则是从根节点到叶节点的路径所对应的二进制序列。
260 3
 算法系列之数据结构-Huffman树
|
9月前
|
算法 Java
算法系列之数据结构-二叉搜索树
二叉查找树(Binary Search Tree,简称BST)是一种常用的数据结构,它能够高效地进行查找、插入和删除操作。二叉查找树的特点是,对于树中的每个节点,其左子树中的所有节点都小于该节点,而右子树中的所有节点都大于该节点。
382 22
|
9月前
|
存储 监控 算法
基于 PHP 二叉搜索树算法的内网行为管理机制探究
在当今数字化网络环境中,内网行为管理对于企业网络安全及高效运营具有至关重要的意义。它涵盖对企业内部网络中各类行为的监测、分析与管控。在内网行为管理技术体系里,算法与数据结构扮演着核心角色。本文将深入探究 PHP 语言中的二叉搜索树算法于内网行为管理中的应用。
137 4
|
2月前
|
机器学习/深度学习 算法 机器人
【水下图像增强融合算法】基于融合的水下图像与视频增强研究(Matlab代码实现)
【水下图像增强融合算法】基于融合的水下图像与视频增强研究(Matlab代码实现)
259 0
|
2月前
|
数据采集 分布式计算 并行计算
mRMR算法实现特征选择-MATLAB
mRMR算法实现特征选择-MATLAB
198 2

热门文章

最新文章