通宵爆肝:C语言下的平衡二叉树(Avl)原来如此简单!

文章目录

  • 平衡二叉树的构造过程
    • 1 算法描述
  • 平衡二叉树的编程
    • 1 树上结点的高度计算
    • 2 LL调整函数
    • 3 RR调整函数
    • 4 LR调整函数
    • 5 RL调整函数
    • 6 根据结点的值、动态构造平衡二叉树


平衡二叉树的构造过程

对一个查找问题而言,查找表的存储结构、应该组织成二叉树结构。而把一个离散的数据、组织成最接近满二叉排序树的方法,最常见的就是平衡二叉树。

对平衡二叉树而言,有四种调整方式,就是LL、LR、RR、RL四种方式。

1 算法描述

(1) LL调整

对图1而言,如插入10,就是下面的过程:
在这里插入图片描述
插入的结果就是:如40为根,则左子树高、减去右子树、高度差是2。在这种情况下,需要调整,调整的结果就是:注意K1、K2结点的变化。

在这里插入图片描述
(2) RR调整

对下面的树而言,插入80则发生RR调整:
在这里插入图片描述
对上述二叉树、进行调整就是下图的过程:注意K1、K2结点的变化。

在这里插入图片描述
(3) LR调整

对以下的图,如果插入35,则要进行LR调整:

在这里插入图片描述
注意下面K3的变化:

在这里插入图片描述在这里插入图片描述.
(4) RL调整

在以下的树上,如果要插入53,则要进行的调整就是RL调整,注意过程:

在这里插入图片描述
此时要调整的过程、类似LR调整,过程如下:注意K1的变化。

在这里插入图片描述在这里插入图片描述

平衡二叉树的四种调整介绍完毕,你能就任意一组数据、完成构造平衡二叉树的过程么?

平衡二叉树的编程

1 树上结点的高度计算

从前面的平衡二叉树的构造过程可知:对平衡二叉树,最关键的问题是结点的高度计算问题,如果每个结点的高度有了,则左右子树的高度差也就可以计算了。

我们从二叉排序树的结构中补充一个字段:Height,同时修改结构名称为AvlNode,目的就是构造平衡二叉树。

struct AvlNode{int Element;struct AvlNode  *Left;struct AvlNode  *Right;int    Height;};

我们定义:当前结点的高度、是取左右孩子高度最大值再加1,所以对一下的结点,有:

在这里插入图片描述
注意这个高度编法,它是从树的叶结点开始的,这样的高度计算方法和从树根编下来有差异,但计算左右树高度差都是一样的。之所以这么编高度,是因为编程中确定叶结点高度为0非常简单。

struct AvlNode *Insert(int X, struct AvlNode *T)
{if(T==NULL){T =(struct AvlNode *)malloc(sizeof(struct AvlNode));if(T==NULL) {printf("内存不足\n");exit(0);}T->Element=X; T->Left=T->Right= NULL;T->Height=0;}if(X<T->Element) T->Left=Insert(X,T->Left);if(X>T->Element) T->Right=Insert(X,T->Right);T->Height=Max(Height(T->Left), Height(T->Right))+1;
return T;
}

在表1的第7行,我们新构造的每个结点高度都是0;

在表1的第11行,当前结点T的高度是T的左、右孩子结点高度最大者加1,这样构造的树、其每个结点的高度就如同表9。

能插入结点值为X并构造二叉排序树的程序见AvlTree0.c,它能给每个结点计算高度,当然,这个程序还不能构造平衡二叉树,它依然构造的是二叉排序树。但我们知道:平衡二叉树是二叉排序树的一种特殊情况。我们就要根据这个程序,不断修改出一个能构造平衡二叉树的程序。

2 LL调整函数

LL调整函数的过程见图1、图2,首先我们给这个树从叶结点开始编高度,其高度数据就是:

在这里插入图片描述
为测试方便,我们先编写main()函数、构造图1这样的二叉排序树,然后再编LL调整函数,所以main()就是:

main( )
{struct AvlNode *T;struct AvlNode BT[6];/*	构造图1的二叉排序树 */BT[0].Element=40;BT[0].Left=&BT[1];BT[0].Right=&BT[2];BT[0].Height=3;BT[1].Element=30;BT[1].Left=&BT[3];BT[1].Right=&BT[4];BT[1].Height=2;BT[2].Element=50;BT[2].Left=NULL;  BT[2].Right=NULL;BT[2].Height=0;  BT[3].Element=20;BT[3].Left=&BT[5];BT[3].Right=NULL;BT[3].Height=1;  BT[4].Element=35;BT[4].Left=NULL;  BT[4].Right=NULL;BT[4].Height=0;   BT[5].Element=10;BT[5].Left=NULL;  BT[5].Right=NULL;BT[5].Height=0;   T=LL(BT);jConvert(T);printf("\n");
}

有这个二叉树后再次回顾图2,所谓LL调整就是:

如树的根为K2,则:

K1为K2的左孩子;

K2的左孩子赋值为K1的右孩子;(35给40当左孩子)

K1的右孩子赋值为K2;(40是35的右孩子)

调整K2的高度;

调整K1的高度;

返回K1为根的树;

用C语言写出来就是:

struct AvlNode *LL(struct AvlNode *K2)
{
struct AvlNode *K1;
K1 = K2->Left;
K2->Left = K1->Right;
K1->Right = K2;
//注意各个结点高度计算
K2->Height = Max(Height(K2->Left), Height(K2->Right))+1;
K1->Height = Max( Height(K1->Left), K2->Height)+1;
return K1;
}

全部代码见LL.C,以下结果看看是否合理。

ID PID Value Height
0 -1 30 2
1 0 20 1
2 1 10 0
3 0 40 1
4 3 35 0
5 3 50 0

一定尝试着用遍历的结果来反推这个树的形态。

3 RR调整函数

RR调整和LL调整是对称操作,看着图4,所以是:

如K1是根结点;

K2是K1的右孩子;

把K2的左孩子赋值给K1当右孩子(53成为50的右孩子);

K1成为K2的左孩子(50成为60的左孩子);

重新计算K1的高度;

重新计算K2的高度;

返回K2为根的二叉树;

所以程序见下表:

struct AvlNode * RR(struct AvlNode *K1)
{
struct AvlNode *K2;
K2 = K1->Right;
K1->Right = K2->Left;
K2->Left = K1;K1->Height = Max(Height(K1->Left), Height(K1->Right))+1;
K2->Height = Max(Height(K2->Right), K1->Height)+1;
return K2;
}

对照表4,可知和LL调整是完全向对应、但方向相反。

下面是测试图4中RR调整的二叉树数据和main()程序

main( )
{struct AvlNode *T;struct AvlNode BT[6];/*  下面这组数据是测试RR平衡的 */BT[0].Element=50;BT[0].Left=&BT[1];BT[0].Right=&BT[2];BT[0].Height=3;   BT[1].Element=40;BT[1].Left=NULL;  BT[1].Right=NULL;  BT[1].Height=0;   BT[2].Element=60;BT[2].Left=&BT[3];BT[2].Right=&BT[4];BT[2].Height=2;   BT[3].Element=53;BT[3].Left=NULL;  BT[3].Right=NULL;  BT[3].Height=0;   BT[4].Element=70;BT[4].Left=NULL;  BT[4].Right=&BT[5];BT[4].Height=1;   BT[5].Element=80;BT[5].Left=NULL;  BT[5].Right=NULL;BT[5].Height=0;   T=RR(BT);jConvert(T);printf("\n");
}

这个程序的结果见下表:

在这里插入图片描述
仔细分析以下这些结点的关系,尝试着用遍历的方法反推这个树的形态。

4 LR调整函数

从图6的过程可以看到:

所谓LR调整、如K3为根的话,则K3的左孩子先进行RR调整,然后,整个树再以K3为根做LL调整。
完成这样的调整、写成程序会非常简单,就是:

struct AvlNode *LR(struct AvlNode *K3)
{K3->Left = RR(K3->Left);return  LL(K3);
}

每个调整过程都会自己调整结点高度,所以整个LR调整中不需要再次调整结点高度。

5 RL调整函数

从图8的过程可知:

如树的根结点是K1,则首先K1的右孩子进行LL调整,调整后的结果,再按K1为根进行RR调整。
所以整个RL的调整编程就是:

struct AvlNode *RL(struct AvlNode *K1)
{
K1->Right=LL(K1->Right);
return RR(K1);
}

LR.C、LR.C两个函数的具体执行情况见相关程序。各个程序的结果请同学们自己分析。这样,我们就完成了平衡二叉树的结点高度定义、以及四种调整方法的函数,有了这些基础,我们再次修改Insert()函数就有基础了。

6 根据结点的值、动态构造平衡二叉树

回顾表1,这个函数仅仅能构造二叉排序树,经过修改,目前能对插入的结点计算出高度来,我们要不断修改这个函数,让它能构造平衡二叉树。

首先,当插入X后,要构造出二叉排序树,其次要立刻判断这个结点的高度差,在表1中,在当前结点T上插入结点(以插入左子树左孩子为例)后,就是:

if(X<T->Element) T->Left=Insert(X,T->Left);

但现在,首先要计算T的左右孩子高度差,如果高度差是2,则再次判断X是否小于T的左孩子,如是,则必然为LL调整,否则为LR调整,就是:

if(X<T->Element)
{T->Left = Insert(X,T->Left);if(Height(T->Left)-Height(T->Right)==2)if(X<T->Left->Element)T=LL(T);elseT=LR(T);
}

注意上面的过程,是在X插入到当前结点T的左孩子的情况,此时,还有两种可能,在第5行的判断就是:插入到T的左孩子左子树,则做LL调整,如是在左孩子右子树,则做LR调整。同理可以编写出插入到右子树的情况,整个平衡二叉树的构造函数就是:

struct AvlNode *Insert(int X, struct AvlNode *T)
{
if(T==NULL){T =(struct AvlNode *)malloc(sizeof(struct AvlNode));if(T==NULL) {printf("内存不够,程序退出" );exit (0);}T->Element=X; T->Height=0;T->Left=T->Right= NULL;}if(X<T->Element){T->Left = Insert(X,T->Left);if(Height(T->Left)-Height(T->Right)==2)if(X<T->Left->Element)T=LL(T);elseT=LR(T);}if(X>T->Element){T->Right = Insert(X,T->Right);if(Height(T->Right)-Height(T->Left)== 2)if(X>T->Right->Element )T=RR(T);elseT=RL(T);}
T->Height=Max(Height(T->Left), Height(T->Right))+1;
return (T);
}

有这个函数后,我们可以编写个main()函数,测试这个函数是否正确,整个程序见AvlTree.c,这个程序用遍历的方法给出树的形态,注意自己再反推回去。

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处:http://www.mzph.cn/news/285010.shtml

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请联系多彩编程网进行投诉反馈email:809451989@qq.com,一经查实,立即删除!

相关文章

[转]定了!2020年,6种将死的编程语言!

随着年度复工大戏的开播&#xff0c;编程界语言排行榜又要面临一次全新的洗牌&#xff0c;六大编程语言将要黄了&#xff01;此消息一出&#xff0c;令众多程序员心碎&#xff01;那么这将“亡”的六大语言中有你所擅长的吗&#xff1f; Perl 曾几何时&#xff0c;几乎每个人都…

Java研发方向如何准备BAT技术面试答案(上)

http://blog.csdn.net/q979392157/article/details/52164319 阿里面试题总结 http://blog.csdn.net/q979392157/article/details/52173812 JAVA多线程和并发基础 http://blog.csdn.net/q979392157/article/details/52104466 转载于:https://www.cnblogs.com/Berryxiong/p/6…

正式发布丨AKS上的Dapr、ML、Gitops扩展

点击上方蓝字关注我们&#xff08;本文阅读时间&#xff1a;5分钟)我们很高兴地宣布在 Azure Kubernetes  Service&#xff08;以下简称AKS&#xff09;上启用的 Dapr、Azure 机器学习和 GitOps 三项新功能正式发布&#xff0c;可以通过称为“集群扩展”的功能在 AKS 集群上启…

【BZOJ3036】绿豆蛙的归宿 概率DP

链接&#xff1a; #include <stdio.h> int main() {puts("转载请注明出处[辗转山河弋流歌 by 空灰冰魂]谢谢");puts("网址&#xff1a;blog.csdn.net/vmurder/article/details/46467217"); } 题解&#xff1a; 呃。拓扑图上从后往前扫就好了Qwq 代码…

C语言试题182之统计一串字符包含the的个数

📃个人主页:个人主页 🔥系列专栏:C语言试题200例 💬推荐一款刷算法、笔试、面经、拿大公司offer神器👉 点击跳转进入网站 ✅作者简介:大家好,我是码莎拉蒂,CSDN博客专家(全站排名Top 50),阿里云博客专家、51CTO博客专家、华为云享专家 1、题目 题目: 统计一…

Mac上怎么把mov文件转成gif文件

前言 在github上&#xff0c;我们发现很多开源库的readme里都有gif文件&#xff0c;平时聊天我们也发现经常有些小伙伴发一些自制的gif文件。怎么把mov&#xff0c;MP4等其他格式的文件转为gif文件呢&#xff1f;网上有很多介绍各种软件的&#xff0c;大家可以随便Google一下&a…

[转]nginx反向代理网站(网易、百度之类的)

使用nginx反向代理百度之类的网站和反向代理自己发布的服务设置上有点差别&#xff0c;因为此差别费时良久&#xff0c;故记录在此。 使用include 配置文件方式&#xff0c; 首先在 nginx.conf文件的 http 中 加入&#xff0c; include /etc/nginx/proxy34.conf;p…

【ArcGIS Pro微课1000例】0013:NOAA全球1km分辨率DEM下载及拼接教程(附已拼接成果下载地址)

文章目录 一、全球1km分辨率DEM拼接成果介绍二、全球1km分辨率DEM原始数据下载三、全球1km分辨率DEM处理拼接流程四、全球1km分辨率DEM下载地址一、全球1km分辨率DEM拼接成果介绍 在ArcGIS Pro中加载拼接好的全球1km分辨率DEM数据集,如下图所示: 三维显示: 栅格源信息如下:…

国际主流产品信息管理规范SMBIOS支持LoongArch架构

SMBIOS支持龙架构&#xff08;LoongArch™&#xff09;龙芯生态标准统一近日&#xff0c;DMTF&#xff08;分布式管理任务组&#xff09;宣布SMBIOS规范支持龙架构&#xff08;LoongArch™&#xff09;&#xff0c;自此基于龙架构平台开发的基础硬件信息都将规范统一显示&#…

Git 常用命令(二)

用 git init 在目录中创建新的 Git 仓库。 $ mkdir test $ cd test/ $ git init Initialized empty Git repository in /Users/chenm/www/test/.git/ # 在 /www/test/.git/ 目录初始化空 Git 仓库完毕。 可以看到在你的项目中生成了 .git 这个子目录(隐藏文件)。 这就是你的 Gi…

【ArcGIS Pro微课1000例】0014:两种坐标系全国1km分辨率DEM下载地址(WGS84+Albers投影)

本文提供两种坐标系全国1km分辨率DEM下载地址(WGS84+Albers投影)。 文章目录 全国1km分辨率DEM数据预览WGS84地理坐标系Albers投影坐标系全国1km分辨率DEM数据下载全国1km分辨率DEM数据预览 WGS84地理坐标系 三维显示: 栅格信息:

AsyncTask的使用半解--!

AsyncTask,即异步任务,是Android给我们提供的一个处理异步任务的类.通过此类,可以实现UI线程和后台线程进行通讯,后台线程执行异步任务,并把结果返回给UI线程. .为什么需要使用异步任务? 我们知道,Android中只有UI线程,也就是主线程才能进行对UI的更新操作,而其他线程是不能直…

Andorid与webView交互,获取webView选中文字,兼容了iframe

js调试效果&#xff1a; 下面主要是拼装js代码 &#xff1a; /** * Description 获取webView选中文字内容 * param webView* param callBack*/public static void webViewGetSelectedData(WebView webView,webViewGetSelectedDataCallBack callBack) {String js "function…

C语言试题183之编写一个程序,从标准的输入读取一些字符,并统计下各类字符所占的百分比

📃个人主页:个人主页 🔥系列专栏:C语言试题200例 💬推荐一款刷算法、笔试、面经、拿大公司offer神器👉 点击跳转进入网站 ✅作者简介:大家好,我是码莎拉蒂,CSDN博客专家(全站排名Top 50),阿里云博客专家、51CTO博客专家、华为云享专家 1、题目 题目: 编写一…

C# 11 的新特性和改进前瞻

前言.NET 7 的开发还剩下一个多月就要进入 RC&#xff0c;C# 11 的新特性和改进也即将敲定。在这个时间点上&#xff0c;不少新特性都已经实现完毕并合并入主分支C# 11 包含的新特性和改进非常多&#xff0c;类型系统相比之前也有了很大的增强&#xff0c;在确保静态类型安全的…

ajax加php实现三级联动

js代码 <script type"text/javascript"> function get_next(t,pid){ //当前元素的id&#xff0c;当前option的value&#xff0c;一般都是id吧&#xff1f;反正我的是 $.ajax({ type: "POST", url: "/index.p…

iOS 玩转CocoaPods

####导语&#xff1a; 有时候看到其他人 source开源时候用pod xxx 配置在你的Podfile文件中&#xff0c;执行下pod install 或者 pod update &#xff0c;代码瞬间就到你的pod库, 顿时觉得高大上。那是怎么做到的呢&#xff1f; Agenda: CocoaPods 的由来Github 使用PodSpec介绍…

【ArcGIS Pro微课1000例】0015:ArcGIS Pro中属性字段分式标注案例教程

文章目录 1. 符号化2. 属性字段分式标注在ArcGIS及Pro中很容易实现格式化标签的,本文讲解在ArcGIS Pro中实现属性字段分式标注,结果如下图所示: 1. 符号化 右键数据图层→符号系统,打开符号系统对话框,住符号系统选择【唯一值】,字段1选择NAME。 2. 属性字段分式标注 加…

mysql主从

1》mysql主从的工作原理&#xff1a;主服务器将更新写入二进制日志文件&#xff08;bin_log&#xff09;&#xff0c;并维护文件的一个索引以跟踪日志循环。这些日志可以记录发送到从服务器的更新。当一个从服务器连接主服务器时&#xff0c;它通知 主服务器从服务器在日志中读…

C语言试题184之编写一个函数,从标准输入读取一个字符串,把字符串复制到动态内存分配的内存中,并返回该字符串的拷贝,这个函数不应该对读入字符串的长度作任何限制

📃个人主页:个人主页 🔥系列专栏:C语言试题200例 💬推荐一款刷算法、笔试、面经、拿大公司offer神器👉 点击跳转进入网站 ✅作者简介:大家好,我是码莎拉蒂,CSDN博客专家(全站排名Top 50),阿里云博客专家、51CTO博客专家、华为云享专家 1、题目 题目: 编写一…