数据结构平衡二叉树中的旋转

网上关于平衡二叉树的文章大多是摆几张图,然后就开始贴代码,很多具体的细节都没有说清楚,需要读者去试错。本篇文章试图说明这些细节,希望读者看了这篇文章之后,就能立马实现出来。
只说插入的情况,删除的情况和插入差不多,旋转的四个情况了解清楚了都好说。

Tree_Rebalancing.png

图片来自维基百科,作为参考讲解起来比较方便。

  1. 左左情况
    注意,此时的左左情况是基于自下而上(从插入的新叶子节点往上查找)的第一个不平衡的节点。这个基准点很重要,所有的操作都与这个点有关,反而新插入的叶子节点不一定需要参与旋转。
    图中的root节点就是基准点。
    如果root的左子树pivot存在,并且pivot的左子树也存在,则满足左左情况,进行一次右旋操作,即可平衡。
    旋转实施起来比较简单,此文不再赘述。
  2. 右右情况
    图中的root节点就是基准点(同上)。
    如果root的右子树pivot存在,并且pivot的右子树也存在,则满足右右情况,进行一次左旋操作,即可平衡。
  3. 左右情况
    注意,此时的图有误导的可能,基准点不再是root节点,因为root节点是平衡的。
    现在的基准点是root节点的父节点,我们暂且称它为parent节点。
    如果parent的左子树root存在,并且root的右子树也存在,则满足左右情况,先进行一次左旋操作,变成第一种情况。基准点始终不变,再按第一种情况进行一次右旋操作,即可平衡。
  4. 右左情况
    跟第三种情况类似,root节点的父节点parent为基准点。
    如果parent的右子树root存在,并且root的左子树也存在,则满足右左情况,先进行一次右旋操作,变成第二种情况。基准点始终不变,再按第二种情况进行一次左旋操作,即可平衡。

另外,给大家推荐一个可视化的工具,叫visualgo。
https://visualgo.net/zh/bst
如果具体怎么旋转的不好想出来和画出来,可以参考这个工具。每个值的插入都会以动画的形式呈现出来,右下角还有伪代码解释每一步操作,理解起来会很有帮助。

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