二叉平衡树的平衡调整

一:平衡二叉树的概念

平衡二叉树(Balanced binary tree)又称为AVL树,是一种特殊的二叉排序树,且左右子树的高度之差的绝对值不超过1.

定义:平衡二叉树或为空树,或为如下性质的二叉排序树:

1)左右子树深度之差的绝对值不超过1;

2)左右子树仍然为平衡二叉树.

平衡因子BF=左子树深度-右子树深度.

平衡二叉树每个结点的平衡因子只能是1,0,-1。若其绝对值超过1,则该二叉排序树就是不平衡的。

 

二、平衡二叉树调整

  若向平衡二叉树中插入一个新结点后破坏了平衡二叉树的平衡性。首先要找出插入新结点后失去平衡的最小子树,然后再调整这个子树,使之成为新的平衡子树。当失去平衡的最小子树被调整为平衡子树后,无需调整原有其他所有不平衡子树,整个二叉排序树就又成为一棵平衡二叉树。

  失去平衡的最小子树是指以离插入结点最近,且平衡因子绝对值大于1的结点作为根的子树。假设用A表示失去平衡的最小子树的根结点,则调整该子树的操作可归纳为下列四种情况。

1)LL型平衡旋转法

  由于在A的左孩子B的左子树上插入结点F,使A的平衡因子由1增至2而失去平衡。故需进行一次顺时针旋转操作。即将A的左孩子B向右上旋转代替A作为根结点,A向右下旋转成为B的右子树的根结点。而原来B的右子树则变成A的左子树。

2)RR型平衡旋转法

  由于在A的右孩子C 的右子树上插入结点F,使A的平衡因子由-1减至-2而失去平衡。故需进行一次逆时针旋转操作。即将A的右孩子C向左上旋转代替A作为根结点,A向左下旋转成为C的左子树的根结点。而原来C的左子树则变成A的右子树。

3)LR型平衡旋转法

  由于在A的左孩子B的右子数上插入结点F,使A的平衡因子由1增至2而失去平衡。故需进行两次旋转操作(先逆时针,后顺时针)。即先将A结点的左孩子B的右子树的根结点D向左上旋转提升到B结点的位置,然后再把该D结点向右上旋转提升到A结点的位置。即先使之成为LL型,再按LL型处理。

如图中所示,即先将圆圈部分先调整为平衡树,然后将其以根结点接到A的左子树上,此时成为LL型,再按LL型处理成平衡型。

4)RL型平衡旋转法

  由于在A的右孩子C的左子树上插入结点F,使A的平衡因子由-1减至-2而失去平衡。故需进行两次旋转操作(先顺时针,后逆时针),即先将A结点的右孩子C的左子树的根结点D向右上旋转提升到C结点的位置,然后再把该D结点向左上旋转提升到A结点的位置。即先使之成为RR型,再按RR型处理。

如图中所示,即先将圆圈部分先调整为平衡树,然后将其以根结点接到A的左子树上,此时成为RR型,再按RR型处理成平衡型。

方便记忆:LR、RL以<---方向 L为顺时针,R为逆时针旋转

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