1.. 平衡二叉树
  • 平衡二叉树要求,对于任意一个节点,左子树和右子树的高度差不能超过1。
  • 平衡二叉树的高度和节点数量之间的关系也是O(logn)
  • 为二叉树标注节点高度并计算平衡因子
  • AVL树是一棵平衡二叉树

2.. 实现AVL树的业务逻辑

  • import java.util.ArrayList;
    
    public class AVLTree<K extends Comparable<K>, V> {
    
        private class Node {
    public K key;
    public V value;
    public Node left;
    public Node right;
    public int height; // 构造函数
    public Node(K key, V value) {
    this.key = key;
    this.value = value;
    left = null;
    right = null;
    height = 1;
    }
    } private Node root;
    private int size; // 构造函数
    public AVLTree() {
    root = null;
    size = 0;
    } // 实现getSize方法
    public int getSize() {
    return size;
    } // 实现isEmpty方法
    public boolean isEmpty() {
    return size == 0;
    } // 判断该二叉树是否为二分搜索树
    public boolean isBST() {
    ArrayList<K> keys = new ArrayList<>();
    inOrder(root, keys);
    for (int i = 1; i < keys.size(); i++) {
    if (keys.get(i - 1).compareTo(keys.get(i)) > 0) {
    return false;
    }
    }
    return true;
    } private void inOrder(Node node, ArrayList<K> keys) { if (node == null) {
    return;
    }
    inOrder(node.left, keys);
    keys.add(node.key);
    inOrder(node.right, keys);
    } // 判断二叉树是否为平衡二叉树
    public boolean isBalanced() {
    return isBalanced(root);
    } // 判断以node为根的二叉树是否为平衡二叉树
    private boolean isBalanced(Node node) { if (node == null) {
    return true;
    }
    int balanceFactor = getBalanceFactor(node);
    if (Math.abs(balanceFactor) > 1) {
    return false;
    }
    return isBalanced(node.left) && isBalanced(node.right);
    } // 返回节点node的高度值
    private int getHeight(Node node) {
    if (node == null) {
    return 0;
    }
    return node.height;
    } // 返回节点node的平衡因子
    private int getBalanceFactor(Node node) {
    if (node == null) {
    return 0;
    }
    return getHeight(node.left) - getHeight(node.right);
    } // 对节点y进行向右旋转操作,返回旋转后新的根节点x
    // y x
    // / \ / \
    // x T4 向右旋转 (y) z y
    // / \ - - - - - - - -> / \ / \
    // z T3 T1 T2 T3 T4
    // / \
    // T1 T2
    private Node rightRotate(Node y) { Node x = y.left;
    Node T3 = x.right; // 向右旋转
    x.right = y;
    y.left = T3; // 更新height
    y.height = Math.max(getHeight(y.left), getHeight(y.right)) + 1;
    x.height = Math.max(getHeight(x.left), getHeight(x.right)) + 1; return x;
    } // 对节点y进行向左旋转操作,返回旋转后新的根节点x
    // y x
    // / \ / \
    // T1 x 向左旋转 (y) y z
    // / \ - - - - - - - -> / \ / \
    // T2 z T1 T2 T3 T4
    // / \
    // T3 T4
    private Node leftRotate(Node y) { Node x = y.right;
    Node T2 = x.left; // 向左旋转
    x.left = y;
    y.right = T2; //更新height
    y.height = Math.max(getHeight(y.left), getHeight(y.right)) + 1;
    x.height = Math.max(getHeight(x.left), getHeight(x.right)) + 1; return x;
    } // 实现add方法
    public void add(K key, V value) {
    root = add(root, key, value);
    } // 向以node为根节点的二分搜索树中插入元素(key, value),递归算法
    // 返回插入新元素后的二分搜索树的根
    private Node add(Node node, K key, V value) { if (node == null) {
    size++;
    return new Node(key, value);
    } if (key.compareTo(node.key) < 0) {
    node.left = add(node.left, key, value);
    } else if (key.compareTo(node.key) > 0) {
    node.right = add(node.right, key, value);
    } else {
    node.value = value;
    } // 更新height值
    node.height = 1 + Math.max(getHeight(node.left), getHeight(node.right)); // 计算平衡因子
    int balanceFactor = getBalanceFactor(node); // 平衡维护
    // LL
    if (balanceFactor > 1 && getBalanceFactor(node.left) >= 0) {
    return rightRotate(node);
    }
    // RR
    if (balanceFactor < -1 && getBalanceFactor(node.right) <= 0) {
    return leftRotate(node);
    } // LR
    if (balanceFactor > 1 && getBalanceFactor(node.left) < 0) {
    node.left = leftRotate(node.left);
    return rightRotate(node);
    }
    // RL
    if (balanceFactor < -1 && getBalanceFactor(node.right) > 0) {
    node.right = rightRotate(node.right);
    return leftRotate(node);
    } return node;
    } // 返回以node为根节点的二分搜索树中,key所在的节点
    private Node getNode(Node node, K key) { if (node == null)
    return null; if (key.compareTo(node.key) < 0) {
    return getNode(node.left, key);
    } else if (key.compareTo(node.key) > 0) {
    return getNode(node.right, key);
    } else {
    return node;
    }
    } public boolean contains(K key) {
    return getNode(root, key) != null;
    } public V get(K key) { Node node = getNode(root, key);
    return node == null ? null : node.value;
    } public void set(K key, V newValue) {
    Node node = getNode(root, key);
    if (node == null)
    throw new IllegalArgumentException(key + " doesn't exist!"); node.value = newValue;
    } // 返回以node为根的二分搜索树的最小元素所在节点
    private Node minimum(Node node) {
    if (node.left == null) {
    return node;
    }
    return minimum(node.left);
    } // 实现remove方法
    // 删除二分搜索树中键为key的节点
    public V remove(K key) {
    Node node = getNode(root, key); if (node != null) {
    root = remove(root, key);
    return node.value;
    }
    return null;
    } // 删除以node为根节点的二分搜索树中键为key的节点,递归算法
    // 返回删除节点后新的二分搜索树的根
    private Node remove(Node node, K key) {
    if (node == null) {
    return null;
    } Node retNode;
    if (key.compareTo(node.key) < 0) {
    node.left = remove(node.left, key);
    retNode = node;
    } else if (key.compareTo(node.key) > 0) {
    node.right = remove(node.right, key);
    retNode = node;
    } else {
    // 待删除节点左子树为空的情况
    if (node.left == null) {
    Node rightNode = node.right;
    node.right = null;
    size--;
    retNode = rightNode;
    // 待删除节点右子树为空的情况
    } else if (node.right == null) {
    Node leftNode = node.left;
    node.left = null;
    size--;
    retNode = leftNode;
    // 待删除节点左右子树均不为空
    // 找到比待删除节点大的最小节点,即待删除节点右子树的最小节点
    // 用这个节点顶替待删除节点
    } else {
    Node successor = minimum(node.right);
    successor.right = remove(node.right, successor.key); //这里进行了size--操作
    successor.left = node.left;
    node.left = null;
    node.right = null;
    retNode = successor;
    }
    } if (retNode == null) {
    return null;
    } // 更新height值
    retNode.height = 1 + Math.max(getHeight(retNode.left), getHeight(retNode.right)); // 计算平衡因子
    int balanceFactor = getBalanceFactor(retNode); // 平衡维护
    // LL
    if (balanceFactor > 1 && getBalanceFactor(retNode.left) >= 0) {
    return rightRotate(retNode);
    }
    // RR
    if (balanceFactor < -1 && getBalanceFactor(retNode.right) <= 0) {
    return leftRotate(retNode);
    } // LR
    if (balanceFactor > 1 && getBalanceFactor(retNode.left) < 0) {
    node.left = leftRotate(retNode.left);
    return rightRotate(retNode);
    }
    // RL
    if (balanceFactor < -1 && getBalanceFactor(retNode.right) > 0) {
    node.right = rightRotate(retNode.right);
    return leftRotate(retNode);
    } return retNode;
    } // 打印测试
    public static void main(String[] args) { System.out.println("Pride and Prejudice"); ArrayList<String> words = new ArrayList<>(); if (FileOperation.readFile("pride-and-prejudice.txt", words)) { System.out.println("Total words: " + words.size()); AVLTree<String, Integer> map = new AVLTree<>();
    for (String word : words) {
    if (map.contains(word)) {
    map.set(word, map.get(word) + 1);
    } else {
    map.add(word, 1);
    }
    } System.out.println("Total different words: " + map.getSize());
    System.out.println("Frequency of PRIDE: " + map.get("pride"));
    System.out.println("Frequency of PREJUDICE: " + map.get("prejudice")); System.out.println("is BST: " + map.isBST()); System.out.println("is Balanced: " + map.isBalanced());
    }
    }
    }

第三十二篇 玩转数据结构——AVL树(AVL Tree)的更多相关文章

  1. 第三十四篇 玩转数据结构——哈希表(HashTable)

    1.. 整型哈希函数的设计 小范围正整数直接使用 小范围负整数整体进行偏移 大整数,通常做法是"模一个素数"   2.. 浮点型哈希函数的设计 转成整型进行处理   3.. 字符串 ...

  2. 第二十九篇 玩转数据结构——线段树(Segment Tree)

          1.. 线段树引入 线段树也称为区间树 为什么要使用线段树:对于某些问题,我们只关心区间(线段) 经典的线段树问题:区间染色,有一面长度为n的墙,每次选择一段墙进行染色(染色允许覆盖),问 ...

  3. 第三十篇 玩转数据结构——字典树(Trie)

          1.. Trie通常被称为"字典树"或"前缀树" Trie的形象化描述如下图: Trie的优势和适用场景 2.. 实现Trie 实现Trie的业务无 ...

  4. 第三十二篇、iOS 10开发

    1.语音识别 苹果官方在文档中新增了API   Speech,那么在以前我们处理语音识别非常的繁琐甚至很多时候可能需要借助于第三方框架处理,那么苹果推出了这个后,我们以后处理起来就非常的方便了,spe ...

  5. Python之路(第三十二篇) 网络编程:udp套接字、简单文件传输

    一.UDP套接字 服务端 # udp是无链接的,先启动哪一端都不会报错 # udp没有链接,与tcp相比没有链接循环,只有通讯循环 server = socket.socket(socket.AF_I ...

  6. 第二十八篇 玩转数据结构——堆(Heap)和有优先队列(Priority Queue)

          1.. 优先队列(Priority Queue) 优先队列与普通队列的区别:普通队列遵循先进先出的原则:优先队列的出队顺序与入队顺序无关,与优先级相关. 优先队列可以使用队列的接口,只是在 ...

  7. 第二十六篇 玩转数据结构——二分搜索树(Binary Search Tree)

          1.. 二叉树 跟链表一样,二叉树也是一种动态数据结构,即,不需要在创建时指定大小. 跟链表不同的是,二叉树中的每个节点,除了要存放元素e,它还有两个指向其它节点的引用,分别用Node l ...

  8. Android UI开发第三十二篇——Creating a Navigation Drawer

    Navigation Drawer是从屏幕的左侧滑出,显示应用导航的视图.官方是这样定义的: The navigation drawer is a panel that displays the ap ...

  9. 第二十五篇 玩转数据结构——链表(Linked List)

          1.. 链表的重要性 我们之前实现的动态数组.栈.队列,底层都是依托静态数组,靠resize来解决固定容量的问题,而"链表"则是一种真正的动态数据结构,不需要处理固定容 ...

随机推荐

  1. gulp常用插件之gulp-rev使用

    更多gulp常用插件使用请访问:gulp常用插件汇总 gulp-rev这是一款为静态文件随机添加一串hash值, 解决cdn缓存问题, a.css --> a-d2f3f35d3.css.根据静 ...

  2. DSP定点与浮点计算

    在定点DSP芯片中,采用定点数进行数值运算,其操作数一般采用整型数来表示.一个整型数的最大表示范围取决于DSP芯片所给定的字长,一般为16位或24位.显然,字长越长,所能表示的数的范围越大,精度也越高 ...

  3. ip连接mysql时报不能连接

    问题:springboot项目在用localhost连接mysql时没问题,但当localhost换成ip时出现 该问题:message from server: "Host 'DESKTO ...

  4. 在 React 中使用 Typescript

    前言 用 Typescript 写 React 可比写 Vue 舒服太多了,React 对 ts 的支持可谓天生搭档,如果要用 ts 重构项目,不像 Vue 对项目破坏性极大,React 可以相对轻松 ...

  5. PWA - 整体(未完)

    渐进式 Web 应用(PWA) 运用现代的 Web API 以及传统的渐进式增强策略来创建跨平台 Web 应用程序. PWA 的优势 可被发现 易安装 manifest(https://develop ...

  6. SQL语句中count(1)count(*)count(字段)用法的区别(转)

    SQL语句中count(1)count(*)count(字段)用法的区别 在SQL语句中count函数是最常用的函数之一,count函数是用来统计表中记录数的一个函数, 一. count(1)和cou ...

  7. 机器学习笔记(十一)OCR技术的应用

    1.介绍OCR: OCR(Photo optical character recognition 照片光学字符识别) 应用于读取电子照片中的文字. 2.算法思路: ① 识别文字区域: ② 字符切分: ...

  8. shell登录 脚本 expect

    作用 工作中,我们运行命令.脚本或程序时,这些命令.脚本或程序都需要从终端输入某些继续运行的指令,而这些输入都需要人为的手工进行. 利用expect,则可以根据程序的提示,模拟标准输入提供给程序,从而 ...

  9. PHP实现微信公众号授权获取用户信息

    class WxAuthModel extends BaseModel { var $appId = APPID; var $appSecret = APPSECRET; /*微信x小程序,获取微信o ...

  10. 154.Ajax处理csrf防御

    在普通的form表单中采用post请求提交数据,可以在form表单的method=post的form标签下面,添加一个csrf_token标签{% csrf_token %},或者是直接手动的添加一个 ...