数据结构——二叉排序树

tech2022-08-12  114

二叉排序树(BST)

也称为二叉查找树。二叉排序树或者为空树,或者为非空树,当为非空树时,满足(递归定义):

若左子树非空,则左子树上所有结点关键字值均小于根结点的关键字;若右子树非空,则右子树上所有结点关键字值均大于根结点的关键字;左子树、右子树本身也分别是一棵二叉排序树。

组织内存索引

二叉排序树是适用于内存储器的一种重要树形索引(常用红黑树、伸展树等以维持平衡)外存常用B/B+数

中序遍历序列:1、2、3、4、5、7、8、10、16(依次递增)

左子树结点值 < < <根结点值 < < <右子树结点值

二叉排序树中序遍历序列是一个递增有序序列

查找

二叉树非空时,查找根结点,若相等则查找成功;若不等,则当小于根结点值时,查找左子树;当大于根结点值时,查找右子树;当查找到叶子结点仍没找到相应的值,则查找失败。 BSTNode *BST_Search(BiTree T, ElemType key, BSNode *&p){ // 指针引用 p=NULL; while(T!=NULL && key!=T->data){ p=T; if(key<T->data) T=T->lchild; else T=T->rchild; } return T; }

插入

若二叉排序树为空,则直接插入结点;若二叉排序树非空,当值小于根结点时,插入左子树;当值大于根结点时,插入右子树;当值等于根节点时,不进行插入。 int BST_Insert(BiTree &T, KeyType k){ if(T==NULL){ T=(BiTree) malloc(sizeof(BSTNode)); T->key=k; T->lchild=T->rchild=NULL; return 1; } else if(k==T->key) return 0; else if(k<T->key) return BST_Insert(T->lchild,k); else return BST_Insert(T->rchild,k); }

构造

读入一个元素并建立结点,若二叉树为空将其作为根结点;若二叉排序树非空,当值小于根结点时,插入左子树;当值大于根结点时,插入右子树;当值等于根结点时,不进行插入。

void Create_BST(BiTree &T, KeyType str[], int n){ T=NULL; int i=0; while(i<n){ BST_Insert(T,str[i]); ++i; } }

构造二叉排序树时,即使插入的值相同,但如果插入顺序不同,则构造完成的二叉排序树也不同

删除

若被删除的结点 z z z是叶子结点,则直接删除;若被删除的结点 z z z有一棵子树,则让 z z z的子树成为 z z z父结点的子树,代替 z z z结点;若被删除的结点 z z z有两棵子树,则让 z z z的中序序列直接后继代替 z z z,并删去直接后继结点。

中序遍历序列永远是递增的

问题

在二叉排序树中删除并插入某个结点,得到的二叉排序树是否与原来相同?

查找效率

平均查找长度(ASL)取决于树的高度: O ( l o g 2 n ) O(log_2n) O(log2n)

最坏的情况: O ( n ) O(n) O(n),即构造序列有序的情况

A S L = ( 1 + 2 ⋅ 2 + 3 ) / 4 = 2 ASL=(1+2 \cdot 2+3)/4=2 ASL=(1+22+3)/4=2 1 1 1:表示只经历了一个根结点

2 ⋅ 2 2\cdot 2 22:表示有两个结点(1、4)经历了2个结点

3 3 3:表示只有一个结点(3)经历了3个结点

4 4 4:结点总数

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