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如何實現TreeNode的平衡

小樊
82
2024-09-03 12:11:59
欄目: 編程語言

要實現一個平衡的樹,通常我們會使用 AVL 樹或紅黑樹。這里我將簡要介紹如何實現一個簡單的 AVL 樹。

AVL 樹是一種自平衡二叉搜索樹,它的每個節點的左子樹和右子樹的高度差不超過 1。為了實現一個 AVL 樹,我們需要定義一個 TreeNode 類,并實現插入、刪除和平衡等操作。

首先,定義一個 TreeNode 類:

class TreeNode:
    def __init__(self, key):
        self.key = key
        self.left = None
        self.right = None
        self.height = 1

接下來,實現插入操作。在插入節點時,我們需要更新節點的高度,并檢查樹是否平衡。如果不平衡,我們需要進行相應的旋轉操作來恢復平衡。

class AVLTree:
    def insert(self, root, key):
        if not root:
            return TreeNode(key)
        elif key< root.key:
            root.left = self.insert(root.left, key)
        else:
            root.right = self.insert(root.right, key)

        root.height = 1 + max(self.get_height(root.left), self.get_height(root.right))

        balance = self.get_balance(root)

        # Left Left Case
        if balance > 1 and key< root.left.key:
            return self.right_rotate(root)

        # Right Right Case
        if balance < -1 and key > root.right.key:
            return self.left_rotate(root)

        # Left Right Case
        if balance > 1 and key > root.left.key:
            root.left = self.left_rotate(root.left)
            return self.right_rotate(root)

        # Right Left Case
        if balance < -1 and key< root.right.key:
            root.right = self.right_rotate(root.right)
            return self.left_rotate(root)

        return root

    def get_height(self, root):
        if not root:
            return 0
        return root.height

    def get_balance(self, root):
        if not root:
            return 0
        return self.get_height(root.left) - self.get_height(root.right)

    def left_rotate(self, z):
        y = z.right
        T2 = y.left

        y.left = z
        z.right = T2

        z.height = 1 + max(self.get_height(z.left), self.get_height(z.right))
        y.height = 1 + max(self.get_height(y.left), self.get_height(y.right))

        return y

    def right_rotate(self, y):
        x = y.left
        T2 = x.right

        x.right = y
        y.left = T2

        y.height = 1 + max(self.get_height(y.left), self.get_height(y.right))
        x.height = 1 + max(self.get_height(x.left), self.get_height(x.right))

        return x

類似地,你可以實現刪除操作,并在刪除節點時檢查樹是否平衡。如果不平衡,進行相應的旋轉操作來恢復平衡。

注意:這里給出的代碼僅作為實現 AVL 樹的參考,你可能需要根據自己的需求進行調整和優化。

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