4. 平衡二叉搜索樹 --- BBST(Balance Binary Search Tree)

BBST - 自平衡二叉搜索樹

  • 二叉搜索 : 依舊滿足二叉搜索樹的性質(zhì)(充要條件)
  • 實(shí)現(xiàn)自平衡 : 在插入和刪除后帜平,二叉搜索樹性質(zhì)&平衡性破壞需要自行調(diào)整恢復(fù)


寫在前面
1. BST 的平衡

若BST的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如下圖這種結(jié)構(gòu)


BST的復(fù)雜度為 O(h)锭硼,上面拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 樹高 h = 節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù) n蟆融,刪除操作的復(fù)雜度達(dá)到了O(n),明顯不符合 BST 的高效性绞愚,為了解決這種情況馋没,我們?yōu)?BST 引入了平衡的概念辟犀,來有效的控制樹高,以追求更低的樹

2. 理想平衡
  • 節(jié)點(diǎn)數(shù)目固定出皇,兄弟子樹高度越接近(平衡)羞芍,全樹的樹高也將傾向于更低,稱之為理想平衡 ; 如完全二叉樹恶迈,滿二叉樹...
3. 適度平衡
  • 理想平衡出現(xiàn)的概率極低涩金,維護(hù)的成本過高谱醇,故須適當(dāng)?shù)姆诺蜆?biāo)準(zhǔn)暇仲,引入適度平衡
  • 高度漸進(jìn)地不超過 O(log n),即可稱之為適度平衡 副渴,即 height(Tree) = O(log n)
  • 適度平衡 的 BST 奈附,稱作 平衡二叉搜索樹BBST


那么采用什么樣的辦法將 BST 恢復(fù)成 BBST?

概括而言 : 所有的這些方法都必須是等價(jià)變換

何為等價(jià)變換?
對于 BST 煮剧,拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)不盡相同斥滤,但中序遍歷序列如果相同,則稱之為 等價(jià) BST

等價(jià) BST
通過上圖等價(jià)BST勉盅,可總結(jié)等價(jià)BST規(guī)律
  1. 上下可變 : 聯(lián)結(jié)關(guān)系不盡相同
  2. 左右不亂 : 中序序列不變

等價(jià) BST 的相互轉(zhuǎn)換佑颇,由一系列的基本操作串接而成,這種基本操作總結(jié)為兩類草娜,彼此對稱

zig : 順時(shí)針旋轉(zhuǎn)
zag :逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)

詳見下圖基于兩類基本操作的等價(jià)變換

Zig(V)
Zag(V)


BBST :滿足平衡性質(zhì)的 BST挑胸;
基于上述兩種基本操作 zig 和 zag,可將 BST 轉(zhuǎn)換成想要的 BBST
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