算法 系列 二叉树

基础数据结构...

Posted by lichao modified on September 20, 2019

⼆叉树算法的设计的总路线:明确⼀个节点要做的事情,然后剩下的事抛给框架。

完全二叉树

高度为 n 的二叉树,其前 n - 1 层必须被填满,第 n 层也要从左到右顺序填满。

二叉搜索树

二叉搜索或者是一棵空树,或者是具有下列性质的二叉树:

  1. 若左子树不空,则左子树上所有结点的值均小于它的根结点的值
  2. 若右子树不空,则右子树上所有结点的值均大于它的根结点的值
  3. 左、右子树也分别为二叉搜索树
  4. 没有键值相等的节点(因此,插入的时候一定是叶子节点)

二叉搜索树的中序遍历是一个升序的排序

查找效率最好O(logn),最坏O(n),插入效率和查找效率相同(只插入叶子节点)

插入

  1. 若二叉树为空,则首先单独生成根结点。
  2. 首先执行查找算法,找出被插结点的父亲结点。
  3. 判断被插结点是其父亲结点的左、右儿子。将被插结点作为叶子结点插入。

注意:新插入的结点总是叶子结点。

删除

  • 若 P 结点为叶子结点,即 PL(左子树)和 PR(右子树)均为空树。由于删去叶子结点不破坏整棵树的结构,则可以直接删除此子结点。
  • 若 P 结点只有左子树 PL 或右子树 PR,此时只要令 PL 或 PR 直接成为其双亲结点 F 的左子树(当P是左子树)或右子树(当 P 是右子树)即可,此修改也不破坏二叉排序树的特性。
  • 若 P 结点的左子树和右子树均不空。在删去 P 之后,为保持其它元素之间的相对位置不变,可按中序遍历保持有序进行调整,可以有两种做法:
    • 其一是令 P 的左子树为 F 的左/右(依 P 是 F 的左子树还是右子树而定)子树,S 为 P 左子树的最右下的结点,而 P 的右子树为 S 的右子树,
    • 其二是 P 的直接前驱(或直接后继)替代 P,然后再从二叉排序树中删去 直接前驱(或直接后继)

相关概念

二分查找法(折半查找法)

用于查找一组有序的记录数组中的某一记录.

优点:平均查找效率高、稳定性强

二叉查找树

左子树的键值总是小于根的键值,右子树的键值总是大于根的键值。可以通过中序遍历得到键值的排序输出。

平衡二叉树(AVL树)

首先符合二叉查找树的定义,满足任意节点的两个子树的高度最大差为1

最优二叉树(哈夫曼树)