• (三)用go实现平衡二叉树


    本篇,我们用go简单的实现平衡二叉查找树。具体原理参考大佬博客即可:AVL树(一)之 图文解析 和 C语言的实现

    1.节点定义

    type AVLNode struct{
        data int
        height int
        left, right *AVLNode
    }
    

    2.树的遍历

    // 前序遍历
    func PreTraverse(p *AVLNode) {
        if p == nil {
            return 
        }
        fmt.Printf("%d:%d ", p.data, p.height)
        if p.left != nil {
            PreTraverse(p.left)
        }
        if p.right != nil {
            PreTraverse(p.right)
        }
    }
    
    // 中序遍历
    func InTraverse(p *AVLNode) {
        if p == nil {
            return 
        }
        if p.left != nil {
            InTraverse(p.left)
        }
        fmt.Printf("%d ", p.data)
        if p.right != nil {
            InTraverse(p.right)
        }
    }
    
    // 后序遍历
    func PostTraverse(p *AVLNode) {
        if p == nil {
            return 
        }
        if p.left != nil {
            PostTraverse(p.left)
        }
        if p.right != nil {
            PostTraverse(p.right)
        }
        fmt.Printf("%d ", p.data)
    }
    

    3.树的旋转

    // LL的旋转
    func ll_rotate(k2 *AVLNode) *AVLNode {
        var k1 *AVLNode = k2.left
        k2.left = k1.right
        k1.right = k2
    
        k2.height = max(height(k2.left), height(k2.right)) + 1
        k1.height = max(height(k1.left), k2.height) + 1
    
        return k1
    }
    
    // RR的旋转
    func rr_rotate(k1 *AVLNode) *AVLNode {
        var k2 *AVLNode = k1.right
        k1.right = k2.left
        k2.left = k1
    
        k1.height = max(height(k1.left), height(k1.right)) + 1
        k2.height = max(height(k2.right), k1.height) + 1
    
        return k2
    }
    
    // LR的旋转
    func lr_rotate(k3 *AVLNode) *AVLNode {
        k3.left = rr_rotate(k3.left)
        return ll_rotate(k3)
    }
    
    // RL的旋转
    func rl_rotate(k1 *AVLNode) *AVLNode {
        k1.right = ll_rotate(k1.right)
        return rr_rotate(k1)
    }
    

    4.插入节点

    // 插入节点
    func Add(p *AVLNode, data int) *AVLNode {
        if p == nil {
            p = new(AVLNode)
            p.data = data
            p.height = 1
            return p
        }
    
        if data < p.data {
            p.left = Add(p.left, data)
            if height(p.left) - height(p.right) == 2 {
                if data > p.left.data {
                    fmt.Println("lr")
                    p = lr_rotate(p)
                } else {
                    fmt.Println("ll")
                    p = ll_rotate(p)
                }
            }
        } else if data > p.data {
            p.right = Add(p.right, data)
            if height(p.right) - height(p.left) == 2{
                if data > p.right.data {
                    fmt.Println("rr")
                    p = rr_rotate(p)
                } else {
                    fmt.Println("rl")
                    p = rl_rotate(p)
                }
            }
        } else {
            fmt.Println("Add fail: not allowed same data!")
        }
    
        p.height = max(height(p.left), height(p.right)) + 1
        fmt.Printf("节点:%d, 高度:%d
    ", p.data, p.height)
    
        return p
    }
    

    5.查询节点

    // 查询节点
    func Find(p *AVLNode, data int) *AVLNode {
        if p.data == data {
            return p
        } else if data < p.data {
            if p.left != nil {
                return Find(p.left, data)
            }
            return nil
        } else {
            if p.right != nil {
                return Find(p.right, data)
            }
            return nil
        }
    }
    
    // 最大节点
    func maxNode(p *AVLNode) *AVLNode {
        if p == nil {
            return nil
        }
        for p.right != nil {
            p = p.right
        }
        return p
    }
    
    // 最小节点
    func minNode(p *AVLNode) *AVLNode {
        if p == nil {
            return nil
        }
        for p.left != nil {
            p = p.left
        }
        return p
    }
    

    6.删除节点

    // 删除节点
    func Delete(p *AVLNode, data int) *AVLNode {
        node := Find(p, data)
        if node != nil {
            return delete(p, node)
        }
        return nil
    }
    
    func delete(p, node *AVLNode) *AVLNode {
        if node.data < p.data {
            p.left = delete(p.left, node)
            if height(p.right) - height(p.left) == 2 {
                if height(p.right.right) > height(p.right.left) {
                    p = rr_rotate(p)
                } else {
                    p = rl_rotate(p)
                }
            }
        } else if node.data > p.data {
            p.right = delete(p.right, node)
            if height(p.left) - height(p.right) == 2 {
                if height(p.left.right) > height(p.left.left) {
                    p = lr_rotate(p)
                } else {
                    p = ll_rotate(p)
                }
            }
        } else {
            // 左右孩子都非空
            if (p.left != nil) && (p.right != nil) {
                if height(p.left) > height(p.right) {
                    var max *AVLNode = maxNode(p.left)
                    p.data = max.data
                    p.left = delete(p.left, max)
                } else {
                    var min *AVLNode = minNode(p.right)
                    p.data = min.data
                    p.right = delete(p.right, min)
                }
            } else {
                if p.left != nil {
                    p = p.left
                } else {
                    p = p.right
                }
            }
        }
    
        if p != nil {
            p.height = max(height(p.left), height(p.right)) + 1
        }
    
        return p
    
    }
    

    7.完整代码

    package main
    
    import (
        "fmt"
    )
    
    type AVLNode struct{
        data int
        height int
        left, right *AVLNode
    }
    
    func max(a, b int) int {
        if a > b {
            return a
        }
        return b
    }
    
    func height(p *AVLNode) int {
        if p != nil {
            return p.height
        }
        return 0
    } 
    
    // 前序遍历
    func PreTraverse(p *AVLNode) {
        if p == nil {
            return 
        }
        
        fmt.Printf("%d:%d ", p.data, p.height)
        if p.left != nil {
            PreTraverse(p.left)
        }
        if p.right != nil {
            PreTraverse(p.right)
        }
    }
    
    // 中序遍历
    func InTraverse(p *AVLNode) {
        if p == nil {
            return 
        }
        
        if p.left != nil {
            InTraverse(p.left)
        }
        fmt.Printf("%d ", p.data)
        if p.right != nil {
            InTraverse(p.right)
        }
    }
    
    // 后序遍历
    func PostTraverse(p *AVLNode) {
        if p == nil {
            return 
        }
        
        if p.left != nil {
            PostTraverse(p.left)
        }
        if p.right != nil {
            PostTraverse(p.right)
        }
        fmt.Printf("%d ", p.data)
    }
    
    
    // LL的旋转
    func ll_rotate(k2 *AVLNode) *AVLNode {
        var k1 *AVLNode = k2.left
        k2.left = k1.right
        k1.right = k2
    
        k2.height = max(height(k2.left), height(k2.right)) + 1
        k1.height = max(height(k1.left), k2.height) + 1
    
        return k1
    }
    
    // RR的旋转
    func rr_rotate(k1 *AVLNode) *AVLNode {
        var k2 *AVLNode = k1.right
        k1.right = k2.left
        k2.left = k1
    
        k1.height = max(height(k1.left), height(k1.right)) + 1
        k2.height = max(height(k2.right), k1.height) + 1
    
        return k2
    }
    
    // LR的旋转
    func lr_rotate(k3 *AVLNode) *AVLNode {
        k3.left = rr_rotate(k3.left)
        return ll_rotate(k3)
    }
    
    // RL的旋转
    func rl_rotate(k1 *AVLNode) *AVLNode {
        k1.right = ll_rotate(k1.right)
        return rr_rotate(k1)
    }
    
    // 插入节点
    func Add(p *AVLNode, data int) *AVLNode {
        if p == nil {
            p = new(AVLNode)
            p.data = data
            p.height = 1
            return p
        }
    
        if data < p.data {
            p.left = Add(p.left, data)
            if height(p.left) - height(p.right) == 2 {
                if data > p.left.data {
                    fmt.Println("lr")
                    p = lr_rotate(p)
                } else {
                    fmt.Println("ll")
                    p = ll_rotate(p)
                }
            }
        } else if data > p.data {
            p.right = Add(p.right, data)
            if height(p.right) - height(p.left) == 2{
                if data > p.right.data {
                    fmt.Println("rr")
                    p = rr_rotate(p)
                } else {
                    fmt.Println("rl")
                    p = rl_rotate(p)
                }
            }
        } else {
            fmt.Println("Add fail: not allowed same data!")
        }
    
        p.height = max(height(p.left), height(p.right)) + 1
        fmt.Printf("节点:%d, 高度:%d
    ", p.data, p.height)
    
        return p
    }
    
    // 查询节点
    func Find(p *AVLNode, data int) *AVLNode {
        if p.data == data {
            return p
        } else if data < p.data {
            if p.left != nil {
                return Find(p.left, data)
            }
            return nil
        } else {
            if p.right != nil {
                return Find(p.right, data)
            }
            return nil
        }
    }
    
    // 最大节点
    func maxNode(p *AVLNode) *AVLNode {
        if p == nil {
            return nil
        }
        for p.right != nil {
            p = p.right
        }
        return p
    }
    
    // 最小节点
    func minNode(p *AVLNode) *AVLNode {
        if p == nil {
            return nil
        }
        for p.left != nil {
            p = p.left
        }
        return p
    }
        
    // 删除节点
    func Delete(p *AVLNode, data int) *AVLNode {
        node := Find(p, data)
        if node != nil {
            return delete(p, node)
        }
        return nil
    }
    
    func delete(p, node *AVLNode) *AVLNode {
        if node.data < p.data {
            p.left = delete(p.left, node)
            if height(p.right) - height(p.left) == 2 {
                if height(p.right.right) > height(p.right.left) {
                    p = rr_rotate(p)
                } else {
                    p = rl_rotate(p)
                }
            }
        } else if node.data > p.data {
            p.right = delete(p.right, node)
            if height(p.left) - height(p.right) == 2 {
                if height(p.left.right) > height(p.left.left) {
                    p = lr_rotate(p)
                } else {
                    p = ll_rotate(p)
                }
            }
        } else {
            // 左右孩子都非空
            if (p.left != nil) && (p.right != nil) {
                if height(p.left) > height(p.right) {
                    var max *AVLNode = maxNode(p.left)
                    p.data = max.data
                    p.left = delete(p.left, max)
                } else {
                    var min *AVLNode = minNode(p.right)
                    p.data = min.data
                    p.right = delete(p.right, min)
                }
            } else {
                if p.left != nil {
                    p = p.left
                } else {
                    p = p.right
                }
            }
        }
    
        if p != nil {
            p.height = max(height(p.left), height(p.right)) + 1
        }
    
        return p
    
    }
    
    
    func main() {
        //num := []int{50, 30, 20, 25, 70, 90, 100}  
        num := []int{3, 2, 1, 4, 5, 6, 7, 16, 15, 14, 13, 12, 11, 10, 8, 9}
    
        var root *AVLNode
        for _, v := range num {
            fmt.Printf("插入节点:%d
    ", v)
            root = Add(root, v)
        }
    
        fmt.Println("前序遍历:")
        PreTraverse(root)
        fmt.Printf("
    ")
    
        fmt.Println("中序遍历:")
        InTraverse(root)
        fmt.Printf("
    ")
    
        fmt.Println("后序遍历:")
        PostTraverse(root)
        fmt.Printf("
    ")
    
        avlnode := Find(root, 60)
        if avlnode != nil {
            fmt.Println("查询结果:")
            fmt.Printf("节点:%d 左子节点:%d 右子节点:%d
    ", avlnode.data, avlnode.left.data, avlnode.right.data)
        }
    
        root = Delete(root, 8)
        fmt.Println("删除后前序遍历:")
        PreTraverse(root)
        fmt.Printf("
    ")
    
        fmt.Println("删除后中序遍历:")
        InTraverse(root)
        fmt.Printf("
    ")
    
    
    }
    
    
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