【C++ AVL树】
文章目录
- AVL树
- AVL树的概念
- AVL树节点的定义
- AVL树的插入
- AVL树的旋转
- 右单旋
- 左单旋
- 左右双旋
- 右左双旋
- 代码实现
- 总结
AVL树
AVL树的概念
二叉搜索树在顺序有序或接近有序的情况下,而插入搜索树将退化为单叉树,此时查找的时间复杂度为O(n),效率低下。
两位俄罗斯的数学家G.M.Adelson-Velskii和E.M.Landis在1962年发明了一种解决上述问题的方法:当向二叉搜索树中插入新节点后,保证每个节点的左右子树高度差的绝对值不超过1,即可降低树的高度,减少平均搜索长度。因此,AVL树也被叫做高度平衡二叉搜索树,插入,查找,删除在平均和最坏情况下的时间复杂度都是O( l o g 2 n log_2 n log2n)。
AVL树节点的定义
template<class K, class V>struct AVLTreeNode{AVLTreeNode<K, V>* _left;AVLTreeNode<K, V>* _right;AVLTreeNode<K, V>* _parent;pair<K, V> _kv;int _bf; //balance factor 平衡因子AVLTreeNode(const pair<K, V>& kv):_left(nullptr),_right(nullptr),_parent(nullptr),_kv(kv),_bf(0){}};
注意:实现AVL树平衡因子不是必须的,只不过有了平衡因子帮助我们更便捷地控制整棵树。
AVL树的插入
- 根据二叉搜索树的规则插入新节点
bool Insert(const pair<K, V> & kv){root为空,特殊处理if (_root == nullptr){_root = new Node(kv);return true;}Node* curr = _root;Node* parent = nullptr;while (curr){if (curr->_kv.first < kv.first){parent = curr;curr = curr->_right;}else if (curr->_kv.first > kv.first){parent = curr;curr = curr->_left;}else{return false;}}将新节点和其父亲节点链接起来Node* newnode = new Node(kv);if (parent->_kv.first < kv.first)parent->_right = newnode;elseparent->_left = newnode;newnode->_parent = parent;......}
- 不断向上更新平衡因子
- 当前平衡因子为0,说明插入之前平衡因子为1 / -1,插入之后不改变树的高度,不会影响其他祖先节点,此时更新结束。
- 当前平衡因子为1 / -1,说明插入之前平衡因子为0,插入之后当前节点地高度发生变化,会影响其他祖先节点,但是不违反规则,需要向上对祖先节点进行更新,直至当前节点为root。
- 当前平衡因子为 2 / -2,此时当前节点所在地子树违反了平衡规则,需要进行处理–>旋转。
while (parent)
{if (parent->_left == newnode){parent->_bf--;}else{parent->_bf++;}if (parent->_bf == 0)break;else if (parent->_bf == -1 || parent->_bf == 1){newnode = parent;parent = parent->_parent;}else if (parent->_bf == -2 || parent->_bf == 2){旋转处理}else{assert(false);}
}
AVL树的旋转
右单旋

void RotatoR(Node* parent)
{Node* subL = parent->_left;Node* subLR = subL->_right;parent->_left = subLR;if (subLR)subLR->_parent = parent;subL->_right = parent;Node* ppnode = parent->_parent;parent->_parent = subL;if (parent == _root){_root = subL;subL->_parent = nullptr;}else{if (ppnode->_left == parent)ppnode->_left = subL;elseppnode->_right = subL;subL->_parent = ppnode;}parent->_bf = 0;subL->_bf = 0;
}
左单旋

void RotatoL(Node* parent)
{Node* subR = parent->_right;Node* subRL = subR->_left;parent->_right = subRL;if (subRL)subRL->_parent = parent;subR->_left = parent;Node* ppnode = parent->_parent;parent->_parent = subR;if (parent == _root){_root = subR;subR->_parent = nullptr;}else{if (ppnode->_left == parent)ppnode->_left = subR;elseppnode->_right = subR;subR->_parent = ppnode;}parent->_bf = 0;subR->_bf = 0;
}
左右双旋

旋转之前,45的平衡因子可能是-1/0/1,旋转完成之后,根据情况对其他节点的平衡因子进行调整
void RotatoLR(Node* parent)
{Node* subL = parent->_left;Node* subLR = subL->_right;int bf = subLR->_bf;RotatoL(subL);RotatoR(parent);subLR->_bf = 0;if (bf == 0){subL->_bf = 0;parent->_bf = 0;}else if (bf == 1){subL->_bf = -1;parent->_bf = 0;}else if (bf == -1){subL->_bf = 0;parent->_bf = 1;}
}
右左双旋

void RotatoRL(Node* parent)
{Node* subR = parent->_right;Node* subRL = subR->_left;int bf = subRL->_bf;subRL->_bf = 0;RotatoR(subR);RotatoL(parent);if (bf == 0){subR->_bf = 0;parent->_bf = 0;}else if (bf == 1){subR->_bf = 0;parent->_bf = -1;}else if (bf == -1){subR->_bf = 1;parent->_bf = 0;}
}
代码实现
namespace xxx
{template<class K, class V>struct AVLTreeNode{AVLTreeNode<K, V>* _left;AVLTreeNode<K, V>* _right;AVLTreeNode<K, V>* _parent;pair<K, V> _kv;int _bf; //balance factor 平衡因子AVLTreeNode(const pair<K, V>& kv):_left(nullptr),_right(nullptr),_parent(nullptr),_kv(kv),_bf(0){}};template<class K, class V>class AVLTree{typedef AVLTreeNode<K, V> Node;public:bool Insert(const pair<K, V> & kv){if (_root == nullptr){_root = new Node(kv);return true;}Node* curr = _root;Node* parent = nullptr;while (curr){if (curr->_kv.first < kv.first){parent = curr;curr = curr->_right;}else if (curr->_kv.first > kv.first){parent = curr;curr = curr->_left;}else{return false;}}Node* newnode = new Node(kv);if (parent->_kv.first < kv.first)parent->_right = newnode;elseparent->_left = newnode;newnode->_parent = parent;while (parent){if (parent->_left == newnode){parent->_bf--;}else{parent->_bf++;}if (parent->_bf == 0)break;else if (parent->_bf == -1 || parent->_bf == 1){newnode = parent;parent = parent->_parent;}else if (parent->_bf == -2 || parent->_bf == 2){if (parent->_bf == 2 && newnode->_bf == 1){RotatoL(parent);}else if (parent->_bf == -2 && newnode->_bf == -1){RotatoR(parent);}else if (parent->_bf == -2 && newnode->_bf == 1){RotatoLR(parent);}else if (parent->_bf == 2 && newnode->_bf == -1){RotatoRL(parent);}else{assert(false);}break;}else{assert(false);}}return true;}void RotatoL(Node* parent){Node* subR = parent->_right;Node* subRL = subR->_left;parent->_right = subRL;if (subRL)subRL->_parent = parent;subR->_left = parent;Node* ppnode = parent->_parent;parent->_parent = subR;if (parent == _root){_root = subR;subR->_parent = nullptr;}else{if (ppnode->_left == parent)ppnode->_left = subR;elseppnode->_right = subR;subR->_parent = ppnode;}parent->_bf = 0;subR->_bf = 0;}void RotatoR(Node* parent){Node* subL = parent->_left;Node* subLR = subL->_right;parent->_left = subLR;if (subLR)subLR->_parent = parent;subL->_right = parent;Node* ppnode = parent->_parent;parent->_parent = subL;if (parent == _root){_root = subL;subL->_parent = nullptr;}else{if (ppnode->_left == parent)ppnode->_left = subL;elseppnode->_right = subL;subL->_parent = ppnode;}parent->_bf = 0;subL->_bf = 0;}void RotatoLR(Node* parent){Node* subL = parent->_left;Node* subLR = subL->_right;int bf = subLR->_bf;RotatoL(subL);RotatoR(parent);subLR->_bf = 0;if (bf == 0){subL->_bf = 0;parent->_bf = 0;}else if (bf == 1){subL->_bf = -1;parent->_bf = 0;}else if (bf == -1){subL->_bf = 0;parent->_bf = 1;}}void RotatoRL(Node* parent){Node* subR = parent->_right;Node* subRL = subR->_left;int bf = subRL->_bf;subRL->_bf = 0;RotatoR(subR);RotatoL(parent);if (bf == 0){subR->_bf = 0;parent->_bf = 0;}else if (bf == 1){subR->_bf = 0;parent->_bf = -1;}else if (bf == -1){subR->_bf = 1;parent->_bf = 0;}}void InOrder(){_InOrder(_root);cout << endl;}bool IsAVLTree(){return _IsAVLTree(_root);}private:bool _IsAVLTree(Node* root){if (root == nullptr)return true;int leftH = Height(root->_left);int rightH = Height(root->_right);return abs(leftH - rightH) <= 1&& _IsAVLTree(root->_left)&& _IsAVLTree(root->_right);}int Height(Node* node){if (node == nullptr)return 0;int leftH = Height(node->_left);int rightH = Height(node->_right);return 1 + max(leftH, rightH);}void _InOrder(Node* root){if (root == nullptr)return;_InOrder(root->_left);cout << root->_kv.second << ' ';_InOrder(root->_right);}Node* _root = nullptr;};
}
总结
AVL树是一棵绝对平衡的二叉搜索树,其要求每个节点的左右子树高度差的绝对值都不超过1,这样可以保证查询时高效的时间复杂度,即 l o g 2 ( N ) log_2 (N) log2(N)。但是如果要对AVL树做一些结构修改的操作,性能非常低下,比如:插入时要维护其绝对平衡,旋转的次数比较多。因此:如果需要一种查询高效且有序的数据结构,而且数据的个数为静态的(即不会改变),可以考虑AVL树,但一个结构经常修改,就不太适合。
相关文章:
【C++ AVL树】
文章目录 AVL树AVL树的概念AVL树节点的定义AVL树的插入AVL树的旋转右单旋左单旋左右双旋右左双旋 代码实现 总结 AVL树 AVL树的概念 二叉搜索树在顺序有序或接近有序的情况下,而插入搜索树将退化为单叉树,此时查找的时间复杂度为O(n),效率低…...
记录一次架构优化处理性能从3千->3万
0.背景 优化Kafka消费入Es,适配600台设备上报数据,吞吐量到达2万每秒 1.环境配置 2.压测工具 3.未优化之前的消费逻辑 4.优化之后的消费流程 5.多线程多ESclient 6.修改ES配置,增加kafka分区,增加线程,提升吞吐量 7.…...
c++二进制位运算使用方法
文章主要内容: C 中的位运算符主要用于对整数类型的数据进行位操作,包括按位与(&)、按位或(|)、按位异或(^)、取反(~)、左移(<<&#…...
TypeScript之JSON点语法调用
场景 当我们想要通过将JSON中的属性名赋值给一个变量,并且通过点语法实现字段调用.常规的String变量保存会出现下述问题,就可以通过String[][]实现动态调用字段. let parentJSON{"name":"liupeng"}let a:String;Object.keys(parentJSON).forEach(key >…...
手撕Java集合之简易版Deque(LinkedList)
在目前,许多互联网公司的面试已经要求能手撕集合源码,集合源码本身算是源码里比较简单的一部分,但是要在面试极短的10来分钟内快速写出一个简易版的源码还是比较麻烦的,很容易出现各种小问题。所以在平时就要注重这方面的联系。 以…...
MySQL知识点归纳总结(二)
10、MVCC实现原理? 事务ID(Transaction ID):每个事务在执行时都会被分配一个唯一的事务ID,用于标识该事务的开始时间顺序。事务ID是一个递增的整数,随着每个新事务的开始而递增。 Undo日志(Un…...
vue:实现顶部消息横向滚动通知
前言 系统顶部展示一个横向滚动的消息通知,就是消息内容从右往左一直滚动。 效果如下: 代码 使用 <template><div class"notic-bar"><img :src"notic" class"notice-img" /><div class"noti…...
[笔记] wsl 禁用配置 win系统环境变量+代理
wsl 配置禁用 win系统环境变量 进入 wsl 的 /etc/wsl.conf 目录,增加以下配置: [interop] enabledfalse appendWindowsPathfalse然后退出wsl,并且执行关闭正在运行的 wsl,执行命令 wsl --shutdown 最后重新进入wsl 即可。 参考…...
Mysql标量子查询
目录 子查询标量子查询数据准备 子查询 SQL语句中嵌套select语句,称为嵌套查询,又称子查询。 SELECT * FROM t1 WHERE column1 ( SELECT column1 FROM t2 ... );子查询外部的语句可以是insert / update / delete / select 的任何一个&…...
深入了解Java虚拟机(JVM)
Java虚拟机(JVM)是Java程序运行的核心组件,它负责解释执行Java字节码,并在各种平台上执行。JVM的设计使得Java具有跨平台性,开发人员只需编写一次代码,就可以在任何支持Java的系统上运行。我们刚开始学习Ja…...
Image Fusion via Vision-Language Model【文献阅读】
阅读目录 文献阅读AbstractIntroduction3. Method3.1. Problem Overview3.2. Fusion via Vision-Language Model 4. Vision-Language Fusion Datasets5. Experiment5.1Infrared and Visible Image Fusion 6. Conclusion个人总结 文献阅读 原文下载:https://arxiv.or…...
探索Manticore Search:开源全文搜索引擎的强大功能
在当今信息爆炸的时代,数据的快速检索变得至关重要。无论是在电子商务网站、新闻门户还是企业内部文档,高效的搜索引擎都是确保用户满意度和工作效率的关键因素之一。而在搜索引擎领域,Manticore Search 作为一款开源的全文搜索引擎ÿ…...
AI 笔记助手,你的思路整理助手
大家好,今天给大家介绍一款非常实用的 AI 笔记助手——AI Note。这款助手就像是一个贴心的小助手,能帮助我们整理笔记,提高学习和工作效率。 🤖 AI Note 可以智能总结笔记内容,准确标记重点,让我们更快地获…...
EchoServer回显服务器简单测试
目录 工具介绍 工具使用 测试结果 工具介绍 github的一个开源项目,是一个测压工具 EZLippi/WebBench: Webbench是Radim Kolar在1997年写的一个在linux下使用的非常简单的网站压测工具。它使用fork()模拟多个客户端同时访问我们设定的URL,测试网站在压力下工作的…...
车灯修复UV胶的优缺点有哪些?
车灯修复UV胶的优点如下: 优点: 快速固化:通过紫外光照射,UV胶可以在5-15秒内迅速固化,提高了修复效率。高度透明:固化后透光率高,几乎与原始车灯材料无法区分,修复后车灯外观更加…...
探讨倒排索引Elasticsearch面试与实战:从理论到实践
在当前大数据时代,Elasticsearch(以下简称为ES)作为一种强大的搜索和分析引擎,受到了越来越多企业的青睐。因此,对于工程师来说,掌握ES的面试准备和实战经验成为了必备技能之一。本文将从ES的面试准备和实际…...
网安入门18-XSS(靶场实战)
HTML实体化编码 为了避免 XSS 攻击,会将<>编码为<与>,这些就是 HTML 实体编码。 编码前编码后不可分的空格 < (小于符号)< > (大于符号)> & (与符号)&″ (双引号)"’ (单引号)'© (版权符…...
爬虫的一些小技巧总结
一、在爬虫中,爬取的数据类型如下 1.document:返回的是一个HTML文档 2.png:无损的图片,jpg:压缩后的图片,wbep:有损压缩,比png差,比jpg好 3.avgxml图像编码字符串 4.script:脚本文件,依据一定格式编写的可执行的文…...
LeetCode---386周赛
题目列表 3046. 分割数组 3047. 求交集区域内的最大正方形面积 3048. 标记所有下标的最早秒数 I 3049. 标记所有下标的最早秒数 II 一、分割数组 这题简单的思维题,要想将数组分为两个数组,且分出的两个数组中数字不会重复,很显然一个数…...
React之数据绑定以及表单处理
一、表单元素 像<input>、<textarea>、<option>这样的表单元素不同于其他元素,因为他们可以通过用户交互发生变化。这些元素提供的界面使响应用户交互的表单数据处理更加容易 交互属性,用户对一下元素交互时通过onChange回调函数来监听…...
Java 语言特性(面试系列2)
一、SQL 基础 1. 复杂查询 (1)连接查询(JOIN) 内连接(INNER JOIN):返回两表匹配的记录。 SELECT e.name, d.dept_name FROM employees e INNER JOIN departments d ON e.dept_id d.dept_id; 左…...
Vue3 + Element Plus + TypeScript中el-transfer穿梭框组件使用详解及示例
使用详解 Element Plus 的 el-transfer 组件是一个强大的穿梭框组件,常用于在两个集合之间进行数据转移,如权限分配、数据选择等场景。下面我将详细介绍其用法并提供一个完整示例。 核心特性与用法 基本属性 v-model:绑定右侧列表的值&…...
visual studio 2022更改主题为深色
visual studio 2022更改主题为深色 点击visual studio 上方的 工具-> 选项 在选项窗口中,选择 环境 -> 常规 ,将其中的颜色主题改成深色 点击确定,更改完成...
ServerTrust 并非唯一
NSURLAuthenticationMethodServerTrust 只是 authenticationMethod 的冰山一角 要理解 NSURLAuthenticationMethodServerTrust, 首先要明白它只是 authenticationMethod 的选项之一, 并非唯一 1 先厘清概念 点说明authenticationMethodURLAuthenticationChallenge.protectionS…...
《基于Apache Flink的流处理》笔记
思维导图 1-3 章 4-7章 8-11 章 参考资料 源码: https://github.com/streaming-with-flink 博客 https://flink.apache.org/bloghttps://www.ververica.com/blog 聚会及会议 https://flink-forward.orghttps://www.meetup.com/topics/apache-flink https://n…...
React---day11
14.4 react-redux第三方库 提供connect、thunk之类的函数 以获取一个banner数据为例子 store: 我们在使用异步的时候理应是要使用中间件的,但是configureStore 已经自动集成了 redux-thunk,注意action里面要返回函数 import { configureS…...
智能AI电话机器人系统的识别能力现状与发展水平
一、引言 随着人工智能技术的飞速发展,AI电话机器人系统已经从简单的自动应答工具演变为具备复杂交互能力的智能助手。这类系统结合了语音识别、自然语言处理、情感计算和机器学习等多项前沿技术,在客户服务、营销推广、信息查询等领域发挥着越来越重要…...
Linux 内存管理实战精讲:核心原理与面试常考点全解析
Linux 内存管理实战精讲:核心原理与面试常考点全解析 Linux 内核内存管理是系统设计中最复杂但也最核心的模块之一。它不仅支撑着虚拟内存机制、物理内存分配、进程隔离与资源复用,还直接决定系统运行的性能与稳定性。无论你是嵌入式开发者、内核调试工…...
20个超级好用的 CSS 动画库
分享 20 个最佳 CSS 动画库。 它们中的大多数将生成纯 CSS 代码,而不需要任何外部库。 1.Animate.css 一个开箱即用型的跨浏览器动画库,可供你在项目中使用。 2.Magic Animations CSS3 一组简单的动画,可以包含在你的网页或应用项目中。 3.An…...
深入浅出深度学习基础:从感知机到全连接神经网络的核心原理与应用
文章目录 前言一、感知机 (Perceptron)1.1 基础介绍1.1.1 感知机是什么?1.1.2 感知机的工作原理 1.2 感知机的简单应用:基本逻辑门1.2.1 逻辑与 (Logic AND)1.2.2 逻辑或 (Logic OR)1.2.3 逻辑与非 (Logic NAND) 1.3 感知机的实现1.3.1 简单实现 (基于阈…...
