• 二叉排序树


    二叉排序树又称二叉查找树,它是一种对排序和查找都非常实用的特殊二叉树。

    定义:

    (1)若它的左子树不为空,则左子树上的全部结点的值均小于它的根结点的值;

    (2)若它的右子树不为空,则右子树上全部结点的值均小于它的根结点上的值。

    (3)它的左右子树本身也分别为二叉排序树。

    这里写图片描写叙述

    通过中序排列我们发现中序遍历的结果是结点的值是由低到高的。

    二叉排序树的二叉链表存储表示

    typedef struct{
      keyType key;
      InfoType other info;
    }ElemType。
    typedef struct BSTNode
    {
     ElemType data;
     struct BSTNode *lchild,*rchild;
    
    }BSTNode。*BSTreet;
    

    二叉排序树的查找

    二叉排序树的 查找依旧沿用前面介绍的顺序查找和折半查找。

    递归查找

    (1)若二叉排序树为空。则查找失败,则返回空指针。

    (2)若二叉排序树非空。将给定值key与根结点的keywordT->data.Key进行比較:

    1. 若key等于T->data.key,则查找成功,返回根结点地址;

    2. 若key小于T->data.key,则进一步查找左子树。

    3. 若key大于T->data.key,则进一步查找右子树。

    算法描写叙述

         BSTree SearchBST(BSTree T,KeyType key)
         {
                //在根指针T所指二叉排序树种递归地查找某个keyword等于key的数据元素
                //若查找成功。则返回指向该数据元素结点的指针,否则返回空指针
    
                if((!T)||key==T->data.key) return T;    //查找结束
                else if(key<T->data.key) return SearchBST(T->child,key);//在左子树上继续查找
            else return SearchBST(T->child,key);//在右子树上继续查找
        }
    

    二叉排序的插入

    (1)若二叉排序树为空,则待插入结点*S作为根结点插入到空树中。

    (2)若二叉排序树非空,则将key与根结点的keywordT->data.Key进行比較:

    1. 若key等于T->data.key,则停止插入。

    2. 若key小于T->data.key,则将*S插入左子树;

    3. 若key大于T->data.key,。则将*S插入右子树。

      这里写图片描写叙述

      /*  当二叉排序树T中不存在keyword等于key的数据元素时, */
      /*  插入key并返回TRUE,否则返回FALSE */
      Status InsertBST(BiTree *T, int key) 
      {  
          BiTree p,s;
      if (!SearchBST(*T, key, NULL, &p)) /* 查找不成功 */
      {
          s = (BiTree)malloc(sizeof(BiTNode));
          s->data = key;  
          s->lchild = s->rchild = NULL;  
              if (!p) 
              *T = s;            /*  插入s为新的根结点 */
          else if (key<p->data) 
              p->lchild = s;    /*  插入s为左孩子 */
          else 
          p->rchild = s;  /*  插入s为右孩子 */
      return TRUE;
      } 
      else 
      return FALSE;  /*  树中已有keyword同样的结点,不再插入 */
      }
      

    二叉排序树的创建

    二叉排序树的创建是从空的二叉排序树開始,每输入一个结点,经过查找操作。将新结点插入到当前二叉排序树的合适位置。

    (1)将二叉排序树T初始化为空树

    (2)读入一个keyword为key的结点,将此结点插入二叉排序树T中。

    (3)反复操作,直至读入的keywordkey是输入结束标志。

    Void CreatBST(BSTree &T)
    {
    T=NULL;
    cin>>e;
    while(e.key!=ENDFLAG)
    {
     InsertBST(T,e);
     cin>>e;
    }
    }
    

    这里写图片描写叙述

    注意:不同的的插入次序的序列生成不同形态的二叉排序树

    这里写图片描写叙述

    二叉排序树的删除

    在二叉排序树中删除一个结点,这是二叉排序树中最有深度的操作。

    主要分三种操作:

    1. 若*p结点为叶子结点,即PL(左子树)和PR(右子树)均为空树。因为删去叶子结点不破坏整棵树的结构。则仅仅需改动其双亲结点的指针就可以。

    2. 若*p结点仅仅有左子树PL或右子树PR,此时仅仅要令PL或PR直接成为其双亲结点*f的左子树(当*p是左子树)或右子树(当*p是右子树)就可以。作此改动也不破坏二叉排序树的特性。

    3. 若*p结点的左子树和右子树均不空。在删去*p之后。为保持其他元素之间的相对位置不变。可按中序遍历保持有序进行调整。比較好的做法是,找到*p的直接前驱(或直接后继)*s。用*s来替换结点*p。然后再删除结点*s。
      /* 若二叉排序树T中存在keyword等于key的数据元素时,则删除该数据元素结点, */
      /* 并返回TRUE。否则返回FALSE。 */

      Status DeleteBST(BiTree *T,int key)
      { 
              if(!*T) /* 不存在keyword等于key的数据元素 */ 
      return FALSE;
      else
          {
      if (key==(*T)->data) /* 找到keyword等于key的数据元素 */ 
          return Delete(T);
      else if (key<(*T)->data)
          return DeleteBST(&(*T)->lchild,key);
      else
          return DeleteBST(&(*T)->rchild,key);
      
      }
      }
      
      /* 从二叉排序树中删除结点p,并重接它的左或右子树。 */
      Status Delete(BiTree *p)
      {
      BiTree q,s;
      if((*p)->rchild==NULL) /* 右子树空则仅仅需重接它的左子树(待删结点是叶子也走此分支) */
      {
      q=*p; *p=(*p)->lchild; free(q);
      }
      else if((*p)->lchild==NULL) /* 仅仅需重接它的右子树 */
      {
          q=*p; *p=(*p)->rchild; free(q);
      }
      else /* 左右子树均不空 */
      {
      q=*p; s=(*p)->lchild;
      while(s->rchild) /* 转左。然后向右到尽头(找待删结点的前驱) */
      {
          q=s;
          s=s->rchild;
      }
      (*p)->data=s->data; /*  s指向被删结点的直接前驱(将被删结点前驱的值代替被删结点的值) */
      if(q!=*p)
          q->rchild=s->lchild; /*  重接q的右子树 */ 
      else
          q->lchild=s->lchild; /*  重接q的左子树 */
      free(s);
      }
      return TRUE;
      }
      

    性能分析

    二叉排序树的查找长度与二叉树的形态有关,即

    最好:log2n(形态均匀,与二分查找的判定树类似)

    最坏:(n+1)/2(单支数)

    改善:

    所以为了改善查找效率就引入我们接下来要学习的一种更优良的树—-平衡二叉树

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