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平衡二叉树(AVL树)是一种自平衡的二叉搜索树,其核心在于通过旋转操作(如RR旋转、LL旋转、LR旋转和RL旋转)来维持树的高度平衡。以下是对这些旋转操作的详细解释及其在AVL树中的应用。
RR旋转通常在右子树右边插入新节点时使用。具体来说,当插入新节点导致根结点的平衡因子变为-2时,右子树的左子树被提取出来并挂到根结点的右边,同时根结点挂到右子树的左边。这种操作确保了整个树的平衡。
代码示例:
AVLTree RRRotation(AVLTree A) { AVLTree B = A->right; A->right = B->left; B->left = A; // 重新计算高度 A->height = Max(getHeight(A->left), getHeight(A->right)) + 1; B->height = Max(getHeight(B->left), A->height) + 1; return B;}
LL旋转用于左子树左边插入新节点的情况,导致根结点的平衡因子变为2时使用。操作包括将左子树的右子树挂到根结点的左边,同时将根结点挂到左子树的右边。
代码示例:
AVLTree LLRotation(AVLTree A) { AVLTree B = A->left; A->left = B->right; B->right = A; // 重新计算高度 A->height = Max(getHeight(A->left), getHeight(A->right)) + 1; B->height = Max(getHeight(B->left), A->height) + 1; return B;}
LR旋转用于左子树右边插入新节点的情况,通常需要先进行RR旋转调整右子树,然后再进行LL旋转。
代码示例:
AVLTree LRRotation(AVLTree A) { // 先进行RR旋转 A->left = RRRotation(A->left); // 再进行LL旋转 return LLRotation(A);}
RL旋转用于右子树左边插入新节点的情况,需要先进行LL旋转,调整左子树,然后再进行RR旋转。
代码示例:
AVLTree RLRotation(AVLTree A) { // 先进行LL旋转 A->right = LLRotation(A->right); // 再进行RR旋转 return RRRotation(A);}
在实际插入操作中,通常会根据插入位置判断需要哪种旋转方式。例如,使用插入函数Insert
时,会根据键值的大小和子树高度差判断是否需要旋转,并选择合适的旋转方式来维护树的平衡。
通过编写并测试插入函数,可以验证旋转操作是否正确维持了AVL树的平衡。例如,输入插入序列如588、70、61、96、120时,代码应返回根节点70,并且树的结构保持高度平衡。
综上所述,理解旋转操作及其调用顺序是实现高效AVL树的关键,通过实际编码和测试,可以更深入地掌握AVL树的平衡调整机制。
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