平衡二叉树 (Java实现)

这篇博客讨论了如何判断一棵二叉树是否为平衡二叉树,提供了两种不同的实现方法。第一种方法是通过递归计算左右子树的最大深度并比较;第二种方法引入了标志变量`flag`来优化递归过程。平衡二叉树的性质是左右子树的高度差不超过1,同时左右子树也是平衡的。这两种方法均能有效地检查这一特性。

输入一棵二叉树,判断该二叉树是否是平衡二叉树。

在这里,我们只需要考虑其平衡性,不需要考虑其是不是排序二叉树

平衡二叉树(Balanced Binary Tree),具有以下性质:它是一棵空树或它的左右两个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。

 

 

https://blog.nowcoder.net/n/7148665d45924433a272c7b99ca79311?f=comment

平衡二叉树的定义是左右子树高度差不超过1,同时左右子树也是平衡二叉树,于是代码逻辑可以如下
1.判断树是否为空,空则返回true
2.判断左右子树深度差,其中,求树深度的函数在上一题中“二叉树的深度中”已实现,差超过1,返回false
3.若通过2的判断,对左右子树也判断是否都是平衡二叉树,判断函数为函数自身,递归调用

 

public class Solution {
    public int TreeDepth(TreeNode root) {
        if(root==null){
            return 1;
        }
        if(root.left==null && root.right==null){
            return 1;
        }
        return 1+Math.max(TreeDepth(root.left),TreeDepth(root.right));
    }

    
    public boolean IsBalanced_Solution(TreeNode root) {
        if(root==null) return true;
        if(Math.abs(TreeDepth(root.left)-TreeDepth(root.right))>1)
            return false;
        return IsBalanced_Solution(root.left) && IsBalanced_Solution(root.right);
    }
}

 

下面借助一个flag的标记,可在一定程度上得到优化。

https://blog.nowcoder.net/n/77eb932a620f4ef0a4339655767df711?f=comment

public class Solution {
    boolean flag = true;
    public boolean IsBalanced_Solution(TreeNode root) {
        if(root==null) return true;
        pre(root);
        return flag;
    }
    public int pre(TreeNode root){
        if(root==null) return 0;
        int left = pre(root.left);
        int right = pre(root.right);
        if(Math.abs(left-right)>1) flag = false;
        return Math.max(left,right)+1;
    }
}

 

平衡二叉树(AVL树)是一种自平衡的二叉搜索树,它的左子树和右子树的高度差不超过1。在Java中,可以通过以下步骤实现平衡二叉树: 1. 定义节点类:首先定义一个节点类,包含节点值、左子节点和右子节点等属性。 ```java class Node { int value; Node left; Node right; public Node(int value) { this.value = value; this.left = null; this.right = null; } } ``` 2. 实现平衡二叉树类:创建一个平衡二叉树类,包含插入节点、删除节点、旋转操作等方法。 ```java class AVLTree { private Node root; // 插入节点 public void insert(int value) { root = insertNode(root, value); } private Node insertNode(Node root, int value) { if (root == null) { return new Node(value); } if (value < root.value) { root.left = insertNode(root.left, value); } else if (value > root.value) { root.right = insertNode(root.right, value); } else { // 如果存在相同值的节点,可以根据需求进行处理 return root; } // 更新节点的高度 root.height = 1 + Math.max(getHeight(root.left), getHeight(root.right)); // 平衡操作 int balance = getBalance(root); // 左左情况,进行右旋操作 if (balance > 1 && value < root.left.value) { return rightRotate(root); } // 右右情况,进行左旋操作 if (balance < -1 && value > root.right.value) { return leftRotate(root); } // 左右情况,先左旋再右旋 if (balance > 1 && value > root.left.value) { root.left = leftRotate(root.left); return rightRotate(root); } // 右左情况,先右旋再左旋 if (balance < -1 && value < root.right.value) { root.right = rightRotate(root.right); return leftRotate(root); } return root; } // 删除节点 public void delete(int value) { root = deleteNode(root, value); } private Node deleteNode(Node root, int value) { // 空树或未找到节点 if (root == null) { return root; } if (value < root.value) { root.left = deleteNode(root.left, value); } else if (value > root.value) { root.right = deleteNode(root.right, value); } else { // 找到要删除的节点 // 节点只有一个子节点或无子节点 if (root.left == null || root.right == null) { Node temp = null; if (temp == root.left) { temp = root.right; } else { temp = root.left; } // 无子节点的情况 if (temp == null) { temp = root; root = null; } else { // 一个子节点的情况 root = temp; } } else { // 节点有两个子节点,找到右子树中最小的节点 Node temp = minValueNode(root.right); // 将右子树中最小节点的值赋给要删除的节点 root.value = temp.value; // 删除右子树中最小的节点 root.right = deleteNode(root.right, temp.value); } } // 更新节点的高度 root.height = 1 + Math.max(getHeight(root.left), getHeight(root.right)); // 平衡操作 int balance = getBalance(root); // 左左情况,进行右旋操作 if (balance > 1 && getBalance(root.left) >= 0) { return rightRotate(root); } // 左右情况,先左旋再右旋 if (balance > 1 && getBalance(root.left) < 0) { root.left = leftRotate(root.left); return rightRotate(root); } // 右右情况,进行左旋操作 if (balance < -1 && getBalance(root.right) <= 0) { return leftRotate(root); } // 右左情况,先右旋再左旋 if (balance < -1 && getBalance(root.right) > 0) { root.right = rightRotate(root.right); return leftRotate(root); } return root; } // 获取节点的高度 private int getHeight(Node node) { if (node == null) { return 0; } return node.height; } // 获取节点的平衡因子 private int getBalance(Node node) { if (node == null) { return 0; } return getHeight(node.left) - getHeight(node.right); } // 右旋操作 private Node rightRotate(Node y) { Node x = y.left; Node T2 = x.right; x.right = y; y.left = T2; y.height = Math.max(getHeight(y.left), getHeight(y.right)) + 1; x.height = Math.max(getHeight(x.left), getHeight(x.right)) + 1; return x; } // 左旋操作 private Node leftRotate(Node x) { Node y = x.right; Node T2 = y.left; y.left = x; x.right = T2; x.height = Math.max(getHeight(x.left), getHeight(x.right)) + 1; y.height = Math.max(getHeight(y.left), getHeight(y.right)) + 1; return y; } // 获取最小值节点 private Node minValueNode(Node node) { Node current = node; while (current.left != null) { current = current.left; } return current; } } ``` 以上是一个简单的平衡二叉树Java实现,包括插入节点、删除节点、旋转操作等方法。你可以根据需要进行调整和扩展。
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