算法-构建二叉搜索树bst

本文介绍了如何构建二叉搜索树(BST),包括插入、搜索和删除操作的详细过程。插入时,根据节点大小关系决定插入位置;搜索时,利用二叉查找树的性质快速定位;删除节点时,根据节点的子树情况采取不同策略。平均时间复杂度为O(log(N)),最坏情况下为O(N)。

构建二叉搜索树bst

binaryt search tree construction

  • insert
  • search
  • delete

二叉查找树,根节点比所有左节点大,比右节点小

在这里插入图片描述

构建一颗二叉搜索树,实现二叉搜索树的插入,搜索,删除操作

insert

假设是上面的那个树,要插入的元素是12

在这里插入图片描述

根节点10比12小,因此根节点及左边部分不用修改,专注于右子树

由于12比15小,因此专注于15节点的左子树,一直往下走,成为13节点的左节点。此时完成整个插入操作;

search

二叉查找树找元素,根据二叉查找树的性质,比较容易的找到或者找不到该元素。

delete

二叉查找树删除元素,根据二叉查找树的性质,比较容易的找到对应的元素以及其父节点。此时会有几种情况

  • 如果该删除节点无
### PTA 7-2 二叉搜索树结构实现与问题解决方案 #### 描述 在处理PTA平台上有关二叉搜索树BST)的问题时,理解其基本操作至关重要。这不仅涉及创建和维护一棵平衡的二叉搜索树,还包括执行诸如插入、删除以及查询等常见任务。 #### 创建二叉搜索树 为了构建一个有效的二叉搜索树,在初始化阶段应当首先定义好节点的数据结构,并确保每次新增元素都能按照左子树小于父节点而右子树大于等于父节点的原则正确放置[^3]。 ```cpp struct TreeNode { int val; TreeNode *left, *right; TreeNode(int x) : val(x), left(NULL), right(NULL){} }; ``` 当向已存在的二叉搜索树中添加新值时,可以通过递归方式来完成: ```cpp TreeNode* insertIntoBST(TreeNode* root, int val){ if (!root) return new TreeNode(val); if (val < root->val) root->left = insertIntoBST(root->left, val); else root->right = insertIntoBST(root->right, val); return root; } ``` #### 删除特定数值对应的节点 对于删除操作而言,存在三种可能的情形:目标节点无任何孩子;只有一个孩子;有两个孩子。前两种情形相对容易处理——只需调整指针指向即可解决问题。然而第三种情况则较为复杂一些,通常的做法是从右侧寻找最小值作为替代品并移除之[^4]。 ```cpp TreeNode* deleteNode(TreeNode* root, int key){ if(!root) return nullptr; if(key < root->val) root->left = deleteNode(root->left, key); else if(key > root->val) root->right = deleteNode(root->right, key); else{ // Node with only one child or no child if(!root->left || !root->right){ TreeNode* temp = root->left ? root->left : root->right; if(temp == NULL){ // No children case temp = root; root = NULL; }else{ // One child case *root = *temp; } free(temp); }else { // Two children cases TreeNode* minNodeOnRightSubtree = findMin(root->right); root->val = minNodeOnRightSubtree->val; root->right = deleteNode(root->right,minNodeOnRightSubtree->val); } } return root; } // Helper function to find minimum value node in a given tree. TreeNode* findMin(TreeNode* node){ while(node && node->left != NULL) node = node->left; return node; } ``` #### 查询功能 除了上述增删改之外,另一个重要的方面就是如何高效地定位某个具体的键值位置或是判断两个指定节点之间的关系,比如求解它们之间最近共同祖先等问题[^2]。 ```cpp bool searchInBST(TreeNode* root,int target){ if(!root) return false; if(target<root->val) return searchInBST(root->left,target); else if(target>root->val) return searchInBST(root->right,target); else return true; } ``` 通过以上方法论可以较好地应对大部分基础性的二叉搜索树编程挑战。当然实际应用过程中还可能会遇到更多复杂的场景需求进一步优化算法效率或增强鲁棒性等方面的工作。
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