最佳和平衡二叉排序树

最佳二叉排序树

具有最小平均比较次数

平衡二叉排序树

平衡二叉树(AVL树):二叉树中每个节点的左右子树高度都差不多;平衡二叉树或者是空树,或者其左右子树都是平衡二叉树,且左右子树的深度差的绝对值不超过1;
平衡因子BF:右子树与左子树的高度差,取值只有-1,0,1;

调整平衡的模式

若失去平衡,首先调整最小不平衡子树,即离插入节点最近,且根节点的平衡因子大于1的子树;若调整后最小不平衡子树恢复平衡,且恢复到插入前的高度,那么整棵树也就恢复平衡;

最小不平衡子树的根为A,调整动作分为4种:

  1. LL型调整 2.RR型调整
    3.LR型调整 4.RL型调整

LL型调整:(\alpha B \beta)A(\gamma) = (\alpha)B(\beta A \gamma)

在A的左子节点(L)的左子树(L)中插入新节点,使A的平衡因子由-1变成-2,打破了平衡;
调整规则:将A的左子节点B提升为新的二叉树的根,原来的根A连同其右子树Y向右下方旋转成B的右子树;B的右子树\beta调整为A的左子树;

RR型调整:(\alpha)A(\beta B \gamma) = (\alpha A \beta)B(\gamma)

在A的右子节点(R)的右子树(R)中插入新节点,使A的平衡因子由1变成2,打破平衡;
调整规则:将A的右子节点B提升为新二叉树的根,原来的根A连同其左子树\alpha向左下旋转成B的左子树;B的原左子树\beta作为A的右子树;

LR型调整 :((\alpha)B(\beta C \gamma))A(\delta) = (\alpha B \beta)C(\gamma A \delta)

在A的左子节点(L)的右子树(R)中插入新节点,使A的平衡因子由-1变成-2,打破平衡;

调整规则:设C是A的左子节点的右子节点;

  • 将A的孙子节点C提升为新的二叉树的根;
  • 将C的父节点连同其左子树向左下旋转成为新根C的左子树;
  • 将C的左子树\beta称为B的右子树
  • 原来根A连同其左子树\delta向右下旋转成为C的右子树;
  • 将C的右子树\beta变为A的左子树

RL型调整:(\alpha)A((\beta C \gamma)B(\delta)) = (\alpha A \beta)C(\gamma B \delta)

在A的右子树(R)的左子树(L)中插入新节点,使A的平衡因子由1变成2,打破平衡;
调整规则:设C是A的右子树的左子树

  • 将A的右子节点C提升为新二叉树的根
  • 原来C的父节点B连同其右子树\delta向右下旋转称为新根C的右子树;
  • 原来C的右子树\gamma变成B的左子树
  • 原根A连同其左子树\alpha向左下旋转成为C的左子树;
  • C的左子树\beta成为A的右子树
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