AVL树的平衡算法(JAVA实现)




private void balance(Node node){
Node parent = node.getParent();
Node node_middle = node;
Node node_prev = node; Boolean avl = true;
do{
if(node_middle == parent.getLeft() && (-1 <= parent.getAVL()-1 && parent.getAVL()-1 <= 1)){
//node_middle为parent的左树,此时parent左树高度+1不会造成不平衡。
parent.subAVL();
node_prev = node_middle;
node_middle = parent;
//由于上面对parent的平衡值进行了修改,如果修改后的平衡值为0,说明此时parent节点的高度没有改变,之前较短的左树高度+1,变为与右树高度相同。
if(parent != null && parent.getAVL() == 0)
parent = null;
else
parent = parent.getParent();
}else if(node_middle == parent.getRight() && (-1 <= parent.getAVL()+1 && parent.getAVL()+1 <= 1)){
//node_middle为parent的右树,此时parent右树高度+1不会造成不平衡。
parent.addAVL();
node_prev = node_middle;
node_middle = parent;
//由于上面对parent的平衡值进行了修改,如果修改后的平衡值为0,说明此时parent节点的高度没有改变,之前较短的右树高度+1,变为与左树高度相同。
if(parent != null && parent.getAVL() == 0)
parent = null;
else
parent = parent.getParent();
}else{//出现最小不平衡节点,新增时不需要考虑更高节点,所以直接中断循环,调用平衡方法
avl = false;
}
}while(parent != null && avl); if(parent == null){
return;
}
//选择相应的旋转方式
chooseCalculation(parent, node_middle, node_prev);
}
3.2、删除
public void deleteNode(int item){ Node node = get(item);
if(node == null)
return;
Node parent = node.getParent();
if(!node.hasChild()){//叶子节点
if(parent == null){//删除最后节点
root = null;
return;
}
if(node.hasBrother()){//node有兄弟节点时,需要判断是否需要调用平衡方法
if(node == parent.getLeft())
isBalance(node, 1);
else
isBalance(node, -1);
parent.deleteChildNode(node);
}else{//node没有兄弟节点时,高度减一,需要进行平衡
deleteAvl(node);
parent.deleteChildNode(node);
}
}else if(node.getLeft() != null && node.getRight() == null){//有一个子节点时,将子节点上移一位,然后进行平衡即可
if(parent == null){//删除的是根节点
root = node;
return;
}
if(node == parent.getLeft()){
parent.setLeft(node.getLeft());
}else{
parent.setRight(node.getLeft());
}
node.getLeft().setParent(parent);
deleteAvl(node.getLeft());
}else if(node.getLeft() == null && node.getRight() != null){//有一个子节点时,将子节点上移一位,然后进行平衡即可
if(parent == null){//删除的是根节点
root = node;
return;
}
if(node == parent.getRight()){
parent.setRight(node.getRight());
}else{
parent.setLeft(node.getRight());
}
node.getRight().setParent(parent);
deleteAvl(node.getRight());
}
else{//有两个子节点时,先在节点左树寻找最大节点last,然后删除last,最后将被删除节点的value替换为last的value
Node last = findLastNode(node);
int tmp = last.getValue();
deleteNode(last.getValue());
node.setValue(tmp);
}
node = null;//GC
}
private void LeftLeftRotate(Node node){ Node parent = node.getParent(); if(parent.getParent() != null && parent == parent.getParent().getLeft()){
node.setParent(parent.getParent());
parent.getParent().setLeft(node);
}else if(parent.getParent() != null && parent == parent.getParent().getRight()){
node.setParent(parent.getParent());
parent.getParent().setRight(node);
}else{
root = node;
node.setParent(null);
}
parent.setParent(node);
parent.setLeft(node.getRight());
if(node.getRight() != null)
node.getRight().setParent(parent);
node.setRight(parent); if(node.getAVL() == -1){//只有左节点时,parent转换后没有子节点
parent.setAVL(0);
node.setAVL(0);
}else if(node.getAVL() == 0){//node有两个子节点,转换后parent有一个左节点
parent.setAVL(-1);
node.setAVL(1);
}//node.getAVL()为1时会调用左右旋转
}
private void RightRightRotate(Node node){ Node parent = node.getParent(); if(parent.getParent() != null && parent == parent.getParent().getLeft()){
node.setParent(parent.getParent());
parent.getParent().setLeft(node);
}else if(parent.getParent() != null && parent == parent.getParent().getRight()){
node.setParent(parent.getParent());
parent.getParent().setRight(node);
}else{
root = node;
node.setParent(null);
}
parent.setParent(node);
parent.setRight(node.getLeft());
if(node.getLeft() != null)
node.getLeft().setParent(parent);
node.setLeft(parent); if(node.getAVL() == 1){
node.setAVL(0);
parent.setAVL(0);
}else if(node.getAVL() == 0){//当node有两个节点时,转换后层数不会更改,左树比右树高1层,parent的右树比左树高一层
parent.setAVL(1);
node.setAVL(-1);
}
}
private void LeftRightRotate(Node node){ Node parent = node.getParent();
Node child = node.getRight(); //左右旋转时node的avl必为1,所以只需考虑child的avl
if(!child.hasChild()){
node.setAVL(0);
parent.setAVL(0);
}else if(child.getAVL() == -1){
node.setAVL(0);
parent.setAVL(1);
}else if(child.getAVL() == 1){
node.setAVL(-1);
parent.setAVL(0);
}else if(child.getAVL() == 0){
node.setAVL(0);
parent.setAVL(0);
}
child.setAVL(0); //第一次交换
parent.setLeft(child);
node.setParent(child);
node.setRight(child.getLeft());
if(child.getLeft() != null)
child.getLeft().setParent(node);
child.setLeft(node);
child.setParent(parent); //第二次交换
if(parent.getParent() != null && parent == parent.getParent().getLeft()){
child.setParent(parent.getParent());
parent.getParent().setLeft(child);
}else if(parent.getParent() != null && parent == parent.getParent().getRight()){
child.setParent(parent.getParent());
parent.getParent().setRight(child);
}else{
root = child;
child.setParent(null);
}
parent.setParent(child);
parent.setLeft(child.getRight());
if(child.getRight() != null)
child.getRight().setParent(parent);
child.setRight(parent);
}
3.3.4、右左旋转
private void RightLeftRotate(Node node){ Node parent = node.getParent();
Node child = node.getLeft(); if(!child.hasChild()){
node.setAVL(0);
parent.setAVL(0);
}else if(child.getAVL() == -1){
node.setAVL(1);
parent.setAVL(0);
}else if(child.getAVL() == 1){
node.setAVL(0);
parent.setAVL(-1);
}else if(child.getAVL() == 0){
parent.setAVL(0);
node.setAVL(0);
}
child.setAVL(0); //第一次交换
parent.setRight(child);
node.setParent(child);
node.setLeft(child.getRight());
if(child.getRight() != null)
child.getRight().setParent(node);
child.setRight(node);
child.setParent(parent); //第二次交换
if(parent.getParent() != null && parent == parent.getParent().getLeft()){
child.setParent(parent.getParent());
parent.getParent().setLeft(child);
}else if(parent.getParent() != null && parent == parent.getParent().getRight()){
child.setParent(parent.getParent());
parent.getParent().setRight(child);
}else{
root = child;
child.setParent(null);
}
parent.setParent(child);
parent.setRight(child.getLeft());
if(child.getLeft() != null)
child.getLeft().setParent(parent);
child.setLeft(parent);
}
完整代码github地址:https://github.com/ziyuanjg/AVLTree
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