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【恋上数据结构与算法一】(八)平衡二叉搜索树

【恋上数据结构与算法一】(八)平衡二叉搜索树

作者: AlanGe | 来源:发表于2021-04-17 13:43 被阅读0次

二叉搜索树的复杂度分析

如果是按照 7、4、9、2、5、8、11 的顺序添加节点

如果是从小到大添加节点

◼当 n 比较大时,两者的性能差异比较大
◼比如 n = 1000000 时,二叉搜索树的最低高度是 20

退化成链表的另一种情况

删除节点时也可能会导致二叉搜索树退化成链表

添加、删除节点时,都可能会导致二叉搜索树退化成链表

有没有办法防止二叉搜索树退化成链表?
让添加、删除、搜索的复杂度维持在 O(logn)

平衡(Balance)

◼ 平衡:当节点数量固定时,左右子树的高度越接近,这棵二叉树就越平衡(高度越低)

理想平衡

◼ 最理想的平衡,就是像完全二叉树、满二叉树那样,高度是最小的

如何改进二叉搜索树?

◼ 首先,节点的添加、删除顺序是无法限制的,可以认为是随机的
◼ 所以,改进方案是:在节点的添加、删除操作之后,想办法让二叉搜索树恢复平衡(减小树的高度)

◼ 如果接着继续调整节点的位置,完全可以达到理想平衡,但是付出的代价可能会比较大。
比如调整的次数会比较多,反而增加了时间复杂度
◼ 总结来说,比较合理的改进方案是:用尽量少的调整次数达到适度平衡即可
◼ 一棵达到适度平衡的二叉搜索树,可以称之为:平衡二叉搜索树

平衡二叉搜索树(Balanced Binary Search Tree)

◼ 英文简称为:BBST

◼ 经典常见的平衡二叉搜索树有
AVL树
✓Windows NT 内核中广泛使用

红黑树
✓C++ STL(比如 map、set )
✓Java 的 TreeMap、TreeSet、HashMap、HashSet
✓Linux 的进程调度
✓Ngix 的 timer 管理

一般也称它们为:自平衡的二叉搜索树(Self-balancing Binary Search Tree)

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