详解数据结构——二叉排序树

目录

二叉排序树

二叉排序树的查找

二叉排序树的插入

二叉排序树的删除

查找时间效率分析

 

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二叉排序树

二叉排序树，又称二叉查找树（BST，Binary Search Tree)一棵二叉树或者是空二叉树，或者是具有如下性质的二叉树: 

左子树上所有结点的关键字均小于根结点的关键字;
右子树上所有结点的关键字均大于根结点的关键字。左子树和右子树又各是一棵二叉排序树

左子树结点值<根结点值<右子树结点值

进行中序遍历可以得到一个递增的有序序列

 

 

二叉排序树的查找

若树非空，目标值与根结点的值比较:

若相等，则查找成功;
若小于根结点，则在左子树上查找，否则在右子树上查找。

若查找成功，返回结点指针：查找失败返回NULL 

 

代码

//二叉排序树结点
typedef struct BSTNode{
	int key;
	struct BSTNode *lchild ,*rchild; 
}BSTNode,*BSTtree;
 
//在二叉排序树中找到值为key的结点  ,时间复杂度最后 O(1)
BSTNode *BST_Search(BSTree T,int key){
	while(T!=NULL &&key != T->key ){        //若树空或等于根结点，循环结束
		if(key < T->key)  T = T -> lchild;  //小于，左子树查找
		else T = T -> rchild;            //大于，右子树查找
	}
	return T;
	
} 
//在二叉排序树中找到值为key的结点--递归实现 ,时间复杂度最坏O(h) h 是树的高度
BSTNode *BST_Search(BSTree T,int key){
	if(T = NULL)
	  return NULL;  //查找失败 
	if(key == T->key)
	  return T;     //查找成功 
	else if (key < T->lchild) 
	  return BSTSearch(T->lchild,key); //在左子树中查找
	else  
	  return BSTSearch(T->rchild,key); 
}

 

二叉排序树的插入

若原二叉排序树为空，则直接插入结点;否则，

若关键字k小于根结点值，则插入到左子树，

若关键字k大于根结点值，则插入到右子树

代码

最坏时间复杂度O(h) ，树的高度

//在二叉排序树插入关键字为k的新结点（递归实现)
int BST_Insert(BSTree &T, int k){
	if(T==NULL){    //原树为空，新插入的结点为根结点
      T=(BSTree)malloc(sizeof(BSTNode) );
      T->key = k; 
      T->lchild = T->rchild = NULL;
      return 1;     //返回1，插入成功
}
    else if(k==T->key)   //树中存在相同关键字的结点，插入失败
      return 0;
    else if(kkey)    //插入到T的左子树
      return BST_Insert(T-lchild,k);
    else                 //插入到T的右子树
      return BST_Insert(T->rchild,k);
}

 二叉排序树的构造

//按照str[]中的关键字序列建立二叉排序树
void Creat_BST(BSTree &T,int str[],int n){
	T = NULL;   //初始时T为空树
	int i = 0;
	while (i < n){     //依次将每个关键字插入到二叉排序树中 
		BST_Insert(T,str[i]);
		i++;
	} 
} 

 

 

二叉排序树的删除

先搜索找到目标结点:

1、若被删除结点z是叶结点，则直接删除，不会破坏二叉排序树的性质。

2、若结点z只有一棵左子树或右子树，则让z的子树成为z父结点的子树，替代z的位置。

3、若结点z有左、右两棵子树，则令z的直接后继（或直接前驱）替代z，然后从二叉排序树中删去这个直接后继（或直接前驱），这样就转换成了第一或第二种情况。

例子

对于上述2，如果要删除60，我们发现它只有一个右子树，所以只需要把63替换到它位置就行

对于第三个，删除60这个结点我们发现，60有左右子树，所以我们可以先利用中序排序找到第一个访问的结点（其实就是最小的结点）然后删除50，想办法把60替换上去，其实就是删除60，删除60，我们发现它只有右子树，按照上面的方法（删除只有一棵左子树或右子树的方法），即可做到，如下图

也可以用当前左子树中最大的值，即是30，所以我们把60替换掉，取代60的位置就行，道理如

上 。

查找时间效率分析

查找长度——在查找运算中，需要对比关键字的次数称为查找长度，反应查找操作时间复杂度

查找成功的平均查找长度 

 

查找失败的平均查找长度