平衡二叉树(AVL树)---四种插入方法

平衡二叉树又称为平衡二叉查找树(Self-Balancing Binary Search Tree),或称为AVL树。

一、平衡二叉树的定义

它是一棵空树或者任意的左右子树的高度差的绝对值不超过1,并且左右两个子树都是一棵平衡二叉树,将这样的二叉树称为平衡二叉树。

最小二叉平衡树节点总数:F(n)=F(n-1)+F(n-2)+1。

(*其中:1为根结点,F(n-1)为左子树的节点数量,F(n-2)为右子树的节点数量。)

1、平衡因子

节点的平衡因子等于该节点的左子树的高度减右子树的高度。

2、最小不平衡子树

离插入节点最近,且平衡因子绝对值大于1的节点作为根的子树。

二、为什么会有平衡二叉树?

在一般的二叉查找树中,其树的结构和数据的添加序列有极大的关系,如果添加节点的顺序不当,就会导致树退化为线性结构,从而降低查询的速度。因此产生了平衡二叉树,平衡二叉树规定左右子树的高度差不为1,因此查询效率不会因添加和删除节点等操作降低。

例如数据顺序为:1,2,3,4,5,6

二叉查找树(查找效率为:O(N)):

平衡二叉树(查找效率为:O(log2(N))):

 

三、平衡二叉树的四种旋转方式

记最小不平衡子树的根节点为P。

(1)LL型:新节点的插入位置在P的左孩子的左子树。

方法:

以P的左孩子为中心对最小不平衡子树进行顺时针旋转。

(2)RR型:新节点的插入位置在P的右孩子的右子树。

方法:

以P的右孩子为中心对最小不平衡子树进行顺时针旋转。

(3)LR型:新节点的插入位置在P的左孩子的右子树。

方法:

(1)以P的左孩子的右孩子为中心进行逆时针旋转(RR)。

(2)以上次旋转的中心为中心对最小不平衡子树进行顺时针旋转(LL)。

(4)RL型:新节点的插入位置在P的右孩子的左子树。

方法:

(1)以P的右孩子的左孩子为中心进行逆时针旋转(RR)。

(2)以上次旋转的中心为中心对最小不平衡子树进行顺时针旋转(LL)。

四、插入实例

电脑上画图太麻烦,就写在了纸上。

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