From e3f0151a7f543491c94e18c6ab278dcb3ba4d6f3 Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: "Leo.Cai" <2454787428@qq.com> Date: Sun, 5 Feb 2023 14:15:05 +0800 Subject: [PATCH] add js codes to avl_tree.js (#323) * add js codes to avl_tree.js * fixed format wrong * Update avl_tree.js --------- Co-authored-by: Yudong Jin --- codes/javascript/chapter_tree/avl_tree.js | 213 +++++++++++++++++ codes/javascript/include/TreeNode.js | 34 +-- docs/chapter_tree/avl_tree.md | 276 ++++++++++++++-------- 3 files changed, 406 insertions(+), 117 deletions(-) create mode 100644 codes/javascript/chapter_tree/avl_tree.js diff --git a/codes/javascript/chapter_tree/avl_tree.js b/codes/javascript/chapter_tree/avl_tree.js new file mode 100644 index 000000000..8cbacf61c --- /dev/null +++ b/codes/javascript/chapter_tree/avl_tree.js @@ -0,0 +1,213 @@ +/** + * File: avl_tree.cpp + * Created Time: 2023-02-05 + * Author: what-is-me (whatisme@outlook.jp) + */ + +let { TreeNode } = require("../include/TreeNode"); +let { printTree } = require("../include/PrintUtil"); + +/* AVL 树*/ +class AVLTree { + /*构造函数*/ + constructor() { + this.root = null; //根节点 + } + + /* 获取结点高度 */ + height(node) { + // 空结点高度为 -1 ,叶结点高度为 0 + return node === null ? -1 : node.height; + } + + /* 更新结点高度 */ + updateHeight(node) { + // 结点高度等于最高子树高度 + 1 + node.height = Math.max(this.height(node.left), this.height(node.right)) + 1; + } + + /* 获取平衡因子 */ + balanceFactor(node) { + // 空结点平衡因子为 0 + if (node === null) return 0; + // 结点平衡因子 = 左子树高度 - 右子树高度 + return this.height(node.left) - this.height(node.right); + } + + /* 右旋操作 */ + rightRotate(node) { + let child = node.left; + let grandChild = child.right; + // 以 child 为原点,将 node 向右旋转 + child.right = node; + node.left = grandChild; + // 更新结点高度 + this.updateHeight(node); + this.updateHeight(child); + // 返回旋转后子树的根节点 + return child; + } + + /* 左旋操作 */ + leftRotate(node) { + let child = node.right; + let grandChild = child.left; + // 以 child 为原点,将 node 向左旋转 + child.left = node; + node.right = grandChild; + // 更新结点高度 + this.updateHeight(node); + this.updateHeight(child); + // 返回旋转后子树的根节点 + return child; + } + + /* 执行旋转操作,使该子树重新恢复平衡 */ + rotate(node) { + // 获取结点 node 的平衡因子 + let balanceFactor = this.balanceFactor(node); + // 左偏树 + if (balanceFactor > 1) { + if (this.balanceFactor(node.left) >= 0) { + // 右旋 + return this.rightRotate(node); + } else { + // 先左旋后右旋 + node.left = this.leftRotate(node.left); + return this.rightRotate(node); + } + } + // 右偏树 + if (balanceFactor < -1) { + if (this.balanceFactor(node.right) <= 0) { + // 左旋 + return this.leftRotate(node); + } else { + // 先右旋后左旋 + node.right = this.rightRotate(node.right); + return this.leftRotate(node); + } + } + // 平衡树,无需旋转,直接返回 + return node; + } + + /* 插入结点 */ + insert(val) { + this.root = this.insertHelper(this.root, val); + return this.root; + } + + /* 递归插入结点(辅助函数) */ + insertHelper(node, val) { + if (node === null) return new TreeNode(val); + /* 1. 查找插入位置,并插入结点 */ + if (val < node.val) node.left = this.insertHelper(node.left, val); + else if (val > node.val) node.right = this.insertHelper(node.right, val); + else return node; // 重复结点不插入,直接返回 + this.updateHeight(node); // 更新结点高度 + /* 2. 执行旋转操作,使该子树重新恢复平衡 */ + node = this.rotate(node); + // 返回子树的根节点 + return node; + } + + /* 删除结点 */ + remove(val) { + this.root = this.removeHelper(this.root, val); + return this.root; + } + + /* 递归删除结点(辅助函数) */ + removeHelper(node, val) { + if (node === null) return null; + /* 1. 查找结点,并删除之 */ + if (val < node.val) node.left = this.removeHelper(node.left, val); + else if (val > node.val) node.right = this.removeHelper(node.right, val); + else { + if (node.left === null || node.right === null) { + let child = node.left !== null ? node.left : node.right; + // 子结点数量 = 0 ,直接删除 node 并返回 + if (child === null) return null; + // 子结点数量 = 1 ,直接删除 node + else node = child; + } else { + // 子结点数量 = 2 ,则将中序遍历的下个结点删除,并用该结点替换当前结点 + let temp = this.getInOrderNext(node.right); + node.right = this.removeHelper(node.right, temp.val); + node.val = temp.val; + } + } + this.updateHeight(node); // 更新结点高度 + /* 2. 执行旋转操作,使该子树重新恢复平衡 */ + node = this.rotate(node); + // 返回子树的根节点 + return node; + } + + /* 获取中序遍历中的下一个结点(仅适用于 root 有左子结点的情况) */ + getInOrderNext(node) { + if (node === null) return node; + // 循环访问左子结点,直到叶结点时为最小结点,跳出 + while (node.left !== null) { + node = node.left; + } + return node; + } + + /* 查找结点 */ + search(val) { + let cur = this.root; + // 循环查找,越过叶结点后跳出 + while (cur !== null) { + // 目标结点在 cur 的右子树中 + if (cur.val < val) cur = cur.right; + // 目标结点在 cur 的左子树中 + else if (cur.val > val) cur = cur.left; + // 找到目标结点,跳出循环 + else break; + } + // 返回目标结点 + return cur; + } +} + +function testInsert(tree, val) { + tree.insert(val); + console.log("\n插入结点 " + val + " 后,AVL 树为"); + printTree(tree.root); +} + +function testRemove(tree, val) { + tree.remove(val); + console.log("\n删除结点 " + val + " 后,AVL 树为"); + printTree(tree.root); +} + +/* 初始化空 AVL 树 */ +let avlTree = new AVLTree(); +/* 插入结点 */ +// 请关注插入结点后,AVL 树是如何保持平衡的 +testInsert(avlTree, 1); +testInsert(avlTree, 2); +testInsert(avlTree, 3); +testInsert(avlTree, 4); +testInsert(avlTree, 5); +testInsert(avlTree, 8); +testInsert(avlTree, 7); +testInsert(avlTree, 9); +testInsert(avlTree, 10); +testInsert(avlTree, 6); + +/* 插入重复结点 */ +testInsert(avlTree, 7); + +/* 删除结点 */ +// 请关注删除结点后,AVL 树是如何保持平衡的 +testRemove(avlTree, 8); // 删除度为 0 的结点 +testRemove(avlTree, 5); // 删除度为 1 的结点 +testRemove(avlTree, 4); // 删除度为 2 的结点 + +/* 查询结点 */ +let node = avlTree.search(7); +console.log("\n查找到的结点对象为 " + node + ",结点值 = " + node.val); diff --git a/codes/javascript/include/TreeNode.js b/codes/javascript/include/TreeNode.js index ce6d667bf..6e03093b0 100644 --- a/codes/javascript/include/TreeNode.js +++ b/codes/javascript/include/TreeNode.js @@ -7,23 +7,29 @@ /** * Definition for a binary tree node. */ -function TreeNode(val, left, right) { - this.val = (val === undefined ? 0 : val); // 结点值 - this.left = (left === undefined ? null : left); // 左子结点指针 - this.right = (right === undefined ? null : right); // 右子结点指针 +class TreeNode { + val; // 结点值 + left; // 左子结点指针 + right; // 右子结点指针 + height; //结点高度 + constructor(val, left, right, height) { + this.val = val === undefined ? 0 : val; + this.left = left === undefined ? null : left; + this.right = right === undefined ? null : right; + this.height = height === undefined ? 0 : height; + } } /** -* Generate a binary tree given an array -* @param arr -* @return -*/ + * Generate a binary tree given an array + * @param arr + * @return + */ function arrToTree(arr) { - if (arr.length === 0) - return null; - + if (arr.length === 0) return null; + let root = new TreeNode(arr[0]); - let queue = [root] + let queue = [root]; let i = 0; while (queue.length) { let node = queue.shift(); @@ -42,7 +48,7 @@ function arrToTree(arr) { return root; } -module.exports = { +module.exports = { TreeNode, arrToTree, -} \ No newline at end of file +}; diff --git a/docs/chapter_tree/avl_tree.md b/docs/chapter_tree/avl_tree.md index b258b8af1..bc69ee62c 100644 --- a/docs/chapter_tree/avl_tree.md +++ b/docs/chapter_tree/avl_tree.md @@ -37,8 +37,7 @@ G. M. Adelson-Velsky 和 E. M. Landis 在其 1962 年发表的论文 "An algorit public TreeNode right; // 右子结点 public TreeNode(int x) { val = x; } } - -```` + ``` === "C++" @@ -64,10 +63,7 @@ G. M. Adelson-Velsky 和 E. M. Landis 在其 1962 年发表的论文 "An algorit self.height = 0 # 结点高度 self.left = left # 左子结点引用 self.right = right # 右子结点引用 - - - -```` + ``` === "Go" @@ -84,8 +80,19 @@ G. M. Adelson-Velsky 和 E. M. Landis 在其 1962 年发表的论文 "An algorit === "JavaScript" ```js title="avl_tree.js" - -```` + class TreeNode { + val; // 结点值 + left; // 左子结点指针 + right; // 右子结点指针 + height; //结点高度 + constructor(val, left, right, height) { + this.val = val === undefined ? 0 : val; + this.left = left === undefined ? null : left; + this.right = right === undefined ? null : right; + this.height = height === undefined ? 0 : height; + } + } + ``` === "TypeScript" @@ -97,9 +104,7 @@ G. M. Adelson-Velsky 和 E. M. Landis 在其 1962 年发表的论文 "An algorit ```c title="avl_tree.c" - - -```` + ``` === "C#" @@ -129,8 +134,7 @@ G. M. Adelson-Velsky 和 E. M. Landis 在其 1962 年发表的论文 "An algorit height = 0 } } - -```` + ``` === "Zig" @@ -154,10 +158,7 @@ G. M. Adelson-Velsky 和 E. M. Landis 在其 1962 年发表的论文 "An algorit // 结点高度等于最高子树高度 + 1 node.height = Math.max(height(node.left), height(node.right)) + 1; } - - - -```` + ``` === "C++" @@ -189,8 +190,7 @@ G. M. Adelson-Velsky 和 E. M. Landis 在其 1962 年发表的论文 "An algorit def __update_height(self, node: Optional[TreeNode]): # 结点高度等于最高子树高度 + 1 node.height = max([self.height(node.left), self.height(node.right)]) + 1 - -```` + ``` === "Go" @@ -220,10 +220,18 @@ G. M. Adelson-Velsky 和 E. M. Landis 在其 1962 年发表的论文 "An algorit === "JavaScript" ```js title="avl_tree.js" + /* 获取结点高度 */ + height(node) { + // 空结点高度为 -1 ,叶结点高度为 0 + return node === null ? -1 : node.height; + } - - -```` + /* 更新结点高度 */ + updateHeight(node) { + // 结点高度等于最高子树高度 + 1 + node.height = Math.max(this.height(node.left), this.height(node.right)) + 1; + } + ``` === "TypeScript" @@ -235,7 +243,7 @@ G. M. Adelson-Velsky 和 E. M. Landis 在其 1962 年发表的论文 "An algorit ```c title="avl_tree.c" -```` + ``` === "C#" @@ -269,10 +277,7 @@ G. M. Adelson-Velsky 和 E. M. Landis 在其 1962 年发表的论文 "An algorit // 结点高度等于最高子树高度 + 1 node?.height = max(height(node: node?.left), height(node: node?.right)) + 1 } - - - -```` + ``` === "Zig" @@ -294,8 +299,7 @@ G. M. Adelson-Velsky 和 E. M. Landis 在其 1962 年发表的论文 "An algorit // 结点平衡因子 = 左子树高度 - 右子树高度 return height(node.left) - height(node.right); } - -```` + ``` === "C++" @@ -319,10 +323,7 @@ G. M. Adelson-Velsky 和 E. M. Landis 在其 1962 年发表的论文 "An algorit return 0 # 结点平衡因子 = 左子树高度 - 右子树高度 return self.height(node.left) - self.height(node.right) - - - -```` + ``` === "Go" @@ -341,8 +342,14 @@ G. M. Adelson-Velsky 和 E. M. Landis 在其 1962 年发表的论文 "An algorit === "JavaScript" ```js title="avl_tree.js" - -```` + /* 获取平衡因子 */ + balanceFactor(node) { + // 空结点平衡因子为 0 + if (node === null) return 0; + // 结点平衡因子 = 左子树高度 - 右子树高度 + return this.height(node.left) - this.height(node.right); + } + ``` === "TypeScript" @@ -356,7 +363,7 @@ G. M. Adelson-Velsky 和 E. M. Landis 在其 1962 年发表的论文 "An algorit -```` + ``` === "C#" @@ -381,8 +388,7 @@ G. M. Adelson-Velsky 和 E. M. Landis 在其 1962 年发表的论文 "An algorit // 结点平衡因子 = 左子树高度 - 右子树高度 return height(node: node.left) - height(node: node.right) } - -```` + ``` === "Zig" @@ -442,10 +448,7 @@ AVL 树的独特之处在于「旋转 Rotation」的操作,其可 **在不影 // 返回旋转后子树的根节点 return child; } - - - -```` + ``` === "C++" @@ -480,8 +483,7 @@ AVL 树的独特之处在于「旋转 Rotation」的操作,其可 **在不影 self.__update_height(child) # 返回旋转后子树的根节点 return child - -```` + ``` === "Go" @@ -504,10 +506,20 @@ AVL 树的独特之处在于「旋转 Rotation」的操作,其可 **在不影 === "JavaScript" ```js title="avl_tree.js" - - - -```` + /* 右旋操作 */ + rightRotate(node) { + let child = node.left; + let grandChild = child.right; + // 以 child 为原点,将 node 向右旋转 + child.right = node; + node.left = grandChild; + // 更新结点高度 + this.updateHeight(node); + this.updateHeight(child); + // 返回旋转后子树的根节点 + return child; + } + ``` === "TypeScript" @@ -519,7 +531,7 @@ AVL 树的独特之处在于「旋转 Rotation」的操作,其可 **在不影 ```c title="avl_tree.c" -```` + ``` === "C#" @@ -538,7 +550,6 @@ AVL 树的独特之处在于「旋转 Rotation」的操作,其可 **在不影 // 返回旋转后子树的根节点 return child; } - ``` === "Swift" @@ -557,10 +568,7 @@ AVL 树的独特之处在于「旋转 Rotation」的操作,其可 **在不影 // 返回旋转后子树的根节点 return child } - - - -```` + ``` === "Zig" @@ -596,8 +604,7 @@ AVL 树的独特之处在于「旋转 Rotation」的操作,其可 **在不影 // 返回旋转后子树的根节点 return child; } - -```` + ``` === "C++" @@ -632,10 +639,7 @@ AVL 树的独特之处在于「旋转 Rotation」的操作,其可 **在不影 self.__update_height(child) # 返回旋转后子树的根节点 return child - - - -```` + ``` === "Go" @@ -658,8 +662,20 @@ AVL 树的独特之处在于「旋转 Rotation」的操作,其可 **在不影 === "JavaScript" ```js title="avl_tree.js" - -```` + /* 左旋操作 */ + leftRotate(node) { + let child = node.right; + let grandChild = child.left; + // 以 child 为原点,将 node 向左旋转 + child.left = node; + node.right = grandChild; + // 更新结点高度 + this.updateHeight(node); + this.updateHeight(child); + // 返回旋转后子树的根节点 + return child; + } + ``` === "TypeScript" @@ -673,7 +689,7 @@ AVL 树的独特之处在于「旋转 Rotation」的操作,其可 **在不影 -```` + ``` === "C#" @@ -711,7 +727,7 @@ AVL 树的独特之处在于「旋转 Rotation」的操作,其可 **在不影 return child } -```` + ``` === "Zig" @@ -784,10 +800,7 @@ AVL 树的独特之处在于「旋转 Rotation」的操作,其可 **在不影 // 平衡树,无需旋转,直接返回 return node; } - - - -```` + ``` === "C++" @@ -850,8 +863,7 @@ AVL 树的独特之处在于「旋转 Rotation」的操作,其可 **在不影 return self.__left_rotate(node) # 平衡树,无需旋转,直接返回 return node - -```` + ``` === "Go" @@ -891,10 +903,36 @@ AVL 树的独特之处在于「旋转 Rotation」的操作,其可 **在不影 === "JavaScript" ```js title="avl_tree.js" - - - -```` + /* 执行旋转操作,使该子树重新恢复平衡 */ + rotate(node) { + // 获取结点 node 的平衡因子 + let balanceFactor = this.balanceFactor(node); + // 左偏树 + if (balanceFactor > 1) { + if (this.balanceFactor(node.left) >= 0) { + // 右旋 + return this.rightRotate(node); + } else { + // 先左旋后右旋 + node.left = this.leftRotate(node.left); + return this.rightRotate(node); + } + } + // 右偏树 + if (balanceFactor < -1) { + if (this.balanceFactor(node.right) <= 0) { + // 左旋 + return this.leftRotate(node); + } else { + // 先右旋后左旋 + node.right = this.rightRotate(node.right); + return this.leftRotate(node); + } + } + // 平衡树,无需旋转,直接返回 + return node; + } + ``` === "TypeScript" @@ -906,7 +944,7 @@ AVL 树的独特之处在于「旋转 Rotation」的操作,其可 **在不影 ```c title="avl_tree.c" -```` + ``` === "C#" @@ -983,10 +1021,7 @@ AVL 树的独特之处在于「旋转 Rotation」的操作,其可 **在不影 // 平衡树,无需旋转,直接返回 return node } - - - -```` + ``` === "Zig" @@ -1025,8 +1060,7 @@ AVL 树的独特之处在于「旋转 Rotation」的操作,其可 **在不影 // 返回子树的根节点 return node; } - -```` + ``` === "C++" @@ -1079,10 +1113,7 @@ AVL 树的独特之处在于「旋转 Rotation」的操作,其可 **在不影 self.__update_height(node) # 2. 执行旋转操作,使该子树重新恢复平衡 return self.__rotate(node) - - - -```` + ``` === "Go" @@ -1118,8 +1149,26 @@ AVL 树的独特之处在于「旋转 Rotation」的操作,其可 **在不影 === "JavaScript" ```js title="avl_tree.js" + /* 插入结点 */ + insert(val) { + this.root = this.insertHelper(this.root, val); + return this.root; + } -```` + /* 递归插入结点(辅助函数) */ + insertHelper(node, val) { + if (node === null) return new TreeNode(val); + /* 1. 查找插入位置,并插入结点 */ + if (val < node.val) node.left = this.insertHelper(node.left, val); + else if (val > node.val) node.right = this.insertHelper(node.right, val); + else return node; // 重复结点不插入,直接返回 + this.updateHeight(node); // 更新结点高度 + /* 2. 执行旋转操作,使该子树重新恢复平衡 */ + node = this.rotate(node); + // 返回子树的根节点 + return node; + } + ``` === "TypeScript" @@ -1133,7 +1182,7 @@ AVL 树的独特之处在于「旋转 Rotation」的操作,其可 **在不影 -```` + ``` === "C#" @@ -1194,8 +1243,7 @@ AVL 树的独特之处在于「旋转 Rotation」的操作,其可 **在不影 // 返回子树的根节点 return node } - -```` + ``` === "Zig" @@ -1246,10 +1294,7 @@ AVL 树的独特之处在于「旋转 Rotation」的操作,其可 **在不影 // 返回子树的根节点 return node; } - - - -```` + ``` === "C++" @@ -1330,8 +1375,7 @@ AVL 树的独特之处在于「旋转 Rotation」的操作,其可 **在不影 self.__update_height(node) # 2. 执行旋转操作,使该子树重新恢复平衡 return self.__rotate(node) - -```` + ``` === "Go" @@ -1384,10 +1428,39 @@ AVL 树的独特之处在于「旋转 Rotation」的操作,其可 **在不影 === "JavaScript" ```js title="avl_tree.js" + /* 删除结点 */ + remove(val) { + this.root = this.removeHelper(this.root, val); + return this.root; + } - - -```` + /* 递归删除结点(辅助函数) */ + removeHelper(node, val) { + if (node === null) return null; + /* 1. 查找结点,并删除之 */ + if (val < node.val) node.left = this.removeHelper(node.left, val); + else if (val > node.val) node.right = this.removeHelper(node.right, val); + else { + if (node.left === null || node.right === null) { + let child = node.left !== null ? node.left : node.right; + // 子结点数量 = 0 ,直接删除 node 并返回 + if (child === null) return null; + // 子结点数量 = 1 ,直接删除 node + else node = child; + } else { + // 子结点数量 = 2 ,则将中序遍历的下个结点删除,并用该结点替换当前结点 + let temp = this.getInOrderNext(node.right); + node.right = this.removeHelper(node.right, temp.val); + node.val = temp.val; + } + } + this.updateHeight(node); // 更新结点高度 + /* 2. 执行旋转操作,使该子树重新恢复平衡 */ + node = this.rotate(node); + // 返回子树的根节点 + return node; + } + ``` === "TypeScript" @@ -1399,7 +1472,7 @@ AVL 树的独特之处在于「旋转 Rotation」的操作,其可 **在不影 ```c title="avl_tree.c" -```` + ``` === "C#" @@ -1493,10 +1566,7 @@ AVL 树的独特之处在于「旋转 Rotation」的操作,其可 **在不影 // 返回子树的根节点 return node } - - - -```` + ``` === "Zig"