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@ -14,7 +14,7 @@ G. M. Adelson-Velsky 和 E. M. Landis 在其 1962 年发表的论文 "An algorit
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## AVL 树常见术语
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## AVL 树常见术语
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「AVL 树」既是二叉搜索树也是平衡二叉树,同时满足这两类二叉树的所有性质,因此也被称为「平衡二叉搜索树」。
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AVL 树既是二叉搜索树也是平衡二叉树,同时满足这两类二叉树的所有性质,因此也被称为「平衡二叉搜索树 balanced binary search tree」。
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### 节点高度
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### 节点高度
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@ -188,7 +188,7 @@ G. M. Adelson-Velsky 和 E. M. Landis 在其 1962 年发表的论文 "An algorit
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「节点高度」是指从该节点到最远叶节点的距离,即所经过的“边”的数量。需要特别注意的是,叶节点的高度为 0 ,而空节点的高度为 -1 。我们将创建两个工具函数,分别用于获取和更新节点的高度。
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“节点高度”是指从该节点到最远叶节点的距离,即所经过的“边”的数量。需要特别注意的是,叶节点的高度为 0 ,而空节点的高度为 -1 。我们将创建两个工具函数,分别用于获取和更新节点的高度。
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=== "Java"
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=== "Java"
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@ -288,7 +288,7 @@ G. M. Adelson-Velsky 和 E. M. Landis 在其 1962 年发表的论文 "An algorit
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### 节点平衡因子
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### 节点平衡因子
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节点的「平衡因子 Balance Factor」定义为节点左子树的高度减去右子树的高度,同时规定空节点的平衡因子为 0 。我们同样将获取节点平衡因子的功能封装成函数,方便后续使用。
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节点的「平衡因子 balance factor」定义为节点左子树的高度减去右子树的高度,同时规定空节点的平衡因子为 0 。我们同样将获取节点平衡因子的功能封装成函数,方便后续使用。
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@ -368,13 +368,13 @@ G. M. Adelson-Velsky 和 E. M. Landis 在其 1962 年发表的论文 "An algorit
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## AVL 树旋转
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## AVL 树旋转
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AVL 树的特点在于「旋转 Rotation」操作,它能够在不影响二叉树的中序遍历序列的前提下,使失衡节点重新恢复平衡。换句话说,**旋转操作既能保持树的「二叉搜索树」属性,也能使树重新变为「平衡二叉树」**。
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AVL 树的特点在于“旋转”操作,它能够在不影响二叉树的中序遍历序列的前提下,使失衡节点重新恢复平衡。换句话说,**旋转操作既能保持“二叉搜索树”的性质,也能使树重新变为“平衡二叉树”**。
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我们将平衡因子绝对值 $> 1$ 的节点称为「失衡节点」。根据节点失衡情况的不同,旋转操作分为四种:右旋、左旋、先右旋后左旋、先左旋后右旋。下面我们将详细介绍这些旋转操作。
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我们将平衡因子绝对值 $> 1$ 的节点称为“失衡节点”。根据节点失衡情况的不同,旋转操作分为四种:右旋、左旋、先右旋后左旋、先左旋后右旋。下面我们将详细介绍这些旋转操作。
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### 右旋
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### 右旋
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如下图所示,节点下方为平衡因子。从底至顶看,二叉树中首个失衡节点是“节点 3”。我们关注以该失衡节点为根节点的子树,将该节点记为 `node` ,其左子节点记为 `child` ,执行「右旋」操作。完成右旋后,子树已经恢复平衡,并且仍然保持二叉搜索树的特性。
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如下图所示,节点下方为平衡因子。从底至顶看,二叉树中首个失衡节点是“节点 3”。我们关注以该失衡节点为根节点的子树,将该节点记为 `node` ,其左子节点记为 `child` ,执行“右旋”操作。完成右旋后,子树已经恢复平衡,并且仍然保持二叉搜索树的特性。
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=== "<1>"
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=== "<1>"
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![右旋操作步骤](avl_tree.assets/avltree_right_rotate_step1.png)
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![右旋操作步骤](avl_tree.assets/avltree_right_rotate_step1.png)
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@ -388,7 +388,7 @@ AVL 树的特点在于「旋转 Rotation」操作,它能够在不影响二叉
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=== "<4>"
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=== "<4>"
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![avltree_right_rotate_step4](avl_tree.assets/avltree_right_rotate_step4.png)
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![avltree_right_rotate_step4](avl_tree.assets/avltree_right_rotate_step4.png)
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此外,如果节点 `child` 本身有右子节点(记为 `grandChild` ),则需要在「右旋」中添加一步:将 `grandChild` 作为 `node` 的左子节点。
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此外,如果节点 `child` 本身有右子节点(记为 `grandChild` ),则需要在右旋中添加一步:将 `grandChild` 作为 `node` 的左子节点。
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![有 grandChild 的右旋操作](avl_tree.assets/avltree_right_rotate_with_grandchild.png)
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![有 grandChild 的右旋操作](avl_tree.assets/avltree_right_rotate_with_grandchild.png)
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@ -468,15 +468,15 @@ AVL 树的特点在于「旋转 Rotation」操作,它能够在不影响二叉
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### 左旋
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### 左旋
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相应的,如果考虑上述失衡二叉树的“镜像”,则需要执行「左旋」操作。
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相应的,如果考虑上述失衡二叉树的“镜像”,则需要执行“左旋”操作。
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![左旋操作](avl_tree.assets/avltree_left_rotate.png)
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![左旋操作](avl_tree.assets/avltree_left_rotate.png)
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同理,若节点 `child` 本身有左子节点(记为 `grandChild` ),则需要在「左旋」中添加一步:将 `grandChild` 作为 `node` 的右子节点。
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同理,若节点 `child` 本身有左子节点(记为 `grandChild` ),则需要在左旋中添加一步:将 `grandChild` 作为 `node` 的右子节点。
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![有 grandChild 的左旋操作](avl_tree.assets/avltree_left_rotate_with_grandchild.png)
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![有 grandChild 的左旋操作](avl_tree.assets/avltree_left_rotate_with_grandchild.png)
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可以观察到,**右旋和左旋操作在逻辑上是镜像对称的,它们分别解决的两种失衡情况也是对称的**。基于对称性,我们可以轻松地从右旋的代码推导出左旋的代码。具体地,只需将「右旋」代码中的把所有的 `left` 替换为 `right` ,将所有的 `right` 替换为 `left` ,即可得到「左旋」代码。
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可以观察到,**右旋和左旋操作在逻辑上是镜像对称的,它们分别解决的两种失衡情况也是对称的**。基于对称性,我们只需将右旋的实现代码中的所有的 `left` 替换为 `right` ,将所有的 `right` 替换为 `left` ,即可得到左旋的实现代码。
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=== "Java"
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=== "Java"
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@ -552,13 +552,13 @@ AVL 树的特点在于「旋转 Rotation」操作,它能够在不影响二叉
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### 先左旋后右旋
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### 先左旋后右旋
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对于下图中的失衡节点 3,仅使用左旋或右旋都无法使子树恢复平衡。此时需要先左旋后右旋,即先对 `child` 执行「左旋」,再对 `node` 执行「右旋」。
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对于下图中的失衡节点 3,仅使用左旋或右旋都无法使子树恢复平衡。此时需要先左旋后右旋,即先对 `child` 执行“左旋”,再对 `node` 执行“右旋”。
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![先左旋后右旋](avl_tree.assets/avltree_left_right_rotate.png)
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![先左旋后右旋](avl_tree.assets/avltree_left_right_rotate.png)
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### 先右旋后左旋
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### 先右旋后左旋
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同理,对于上述失衡二叉树的镜像情况,需要先右旋后左旋,即先对 `child` 执行「右旋」,然后对 `node` 执行「左旋」。
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同理,对于上述失衡二叉树的镜像情况,需要先右旋后左旋,即先对 `child` 执行“右旋”,然后对 `node` 执行“左旋”。
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![先右旋后左旋](avl_tree.assets/avltree_right_left_rotate.png)
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![先右旋后左旋](avl_tree.assets/avltree_right_left_rotate.png)
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@ -569,6 +569,7 @@ AVL 树的特点在于「旋转 Rotation」操作,它能够在不影响二叉
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![AVL 树的四种旋转情况](avl_tree.assets/avltree_rotation_cases.png)
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![AVL 树的四种旋转情况](avl_tree.assets/avltree_rotation_cases.png)
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在代码中,我们通过判断失衡节点的平衡因子以及较高一侧子节点的平衡因子的正负号,来确定失衡节点属于上图中的哪种情况。
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在代码中,我们通过判断失衡节点的平衡因子以及较高一侧子节点的平衡因子的正负号,来确定失衡节点属于上图中的哪种情况。
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<p align="center"> 表:四种旋转情况的选择条件 </p>
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<p align="center"> 表:四种旋转情况的选择条件 </p>
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| 失衡节点的平衡因子 | 子节点的平衡因子 | 应采用的旋转方法 |
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| 失衡节点的平衡因子 | 子节点的平衡因子 | 应采用的旋转方法 |
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@ -656,7 +657,7 @@ AVL 树的特点在于「旋转 Rotation」操作,它能够在不影响二叉
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### 插入节点
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### 插入节点
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「AVL 树」的节点插入操作与「二叉搜索树」在主体上类似。唯一的区别在于,在 AVL 树中插入节点后,从该节点到根节点的路径上可能会出现一系列失衡节点。因此,**我们需要从这个节点开始,自底向上执行旋转操作,使所有失衡节点恢复平衡**。
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AVL 树的节点插入操作与二叉搜索树在主体上类似。唯一的区别在于,在 AVL 树中插入节点后,从该节点到根节点的路径上可能会出现一系列失衡节点。因此,**我们需要从这个节点开始,自底向上执行旋转操作,使所有失衡节点恢复平衡**。
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=== "Java"
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