C++ -- AVL树插入实现和测试

news2024/12/1 2:24:55

文章目录

  • 1. AVL树概念
  • 2. AVL树满足性质
  • 3. AVL节点结构
  • 4. 插入操作
  • 5. 检测
  • 6. 完整代码

1. AVL树概念

AVL树就是自平衡二叉查找树，为了解决二叉树退化为单链表，使得增删查改时间度为O(N)，这里采用控制平衡策略达到效率是O(logN)。

2. AVL树满足性质

  • 每个节点的左右子树高度之差绝对不能超过1
    • 左边插入（父节点高度差-1）
    • 右边插入（父节点高度差+1）
    • 不插入（自身节点高度差为0）

3. AVL节点结构

template <class KEY, class VAULE>
struct AVLtree_node
{
	AVLtree_node<KEY, VAULE>* _left; //左节点指向
	AVLtree_node<KEY, VAULE>* _right; //右节点指向
	AVLtree_node<KEY, VAULE>* _parent; //父节点指向

	pair<KEY, VAULE> _couple; //存储key/value
	int _balanceFactor; //平衡因子(左右子树高度差)

	AVLtree_node(const pair<KEY, VAULE>& couple)
		:_left(nullptr)
		:_right(nullptr)
		:_parent(nullptr)
		:_couple(couple)
		:_balanceFactor(0)
	{}
};

4. 插入操作

  1. 插入阶段
    1. 根节点为空
      1. new节点，改变根指向，返回true
    2. 根节点不为空
      1. 找到插入位置
        1. 右查找：当前节点key值 < 插入节点key值
        2. 左查找：当前节点key值 > 插入节点key值
        3. 当前节点key值 = 插入节点key值 ：直接返回false
      2. 在对应待插入位置插入
        1. new节点，当前插入位置指向该节点
        2. 右插入：当前节点key值 < 插入节点key值
        3. 左插入: 当前节点key值 > 插入节点key值
      3. 当前被插入节点父指针指向指向被连接节点
      4. 自动平衡（TODO）
bool insert(const pair<KEY, VAULE>& couple)
{
    //二叉搜索树阶段
	if (_root == nullptr) //根为空:直接new并指向返回
	{
		_root = new node(couple);
		return true;
	}

	/*找插入位置*/
	node* parent = nullptr; //起初根节点的父节点为nullptr
	node* cur = _root; //被插入节点指向
	while (cur)
	{
		if (cur->_couple.first < couple.first) //右查找：当前节点key值 < 插入节点key值
		{
			parent = cur;
			cur = cur->_right;
		}
		else if (cur->_couple.first > couple.first) //左查找: 当前节点key值 > 插入节点key值
		{
			parent = cur;
			cur = cur->_left;
		}
		else //当前节点key值 = 插入节点key值：直接退出
		{
			return false;
		}
	}

	/*在对应位置插入*/
	cur = new node(couple);
	if (parent->_couple.first > couple.first) //左插入: 当前节点key值 > 插入节点key值
	{
		parent->_left = newnode;
	}
	else //右插入：当前节点key值 < 插入节点key值
	{
		parent->_right = newnode;
	}
	cur->_parent = parent; //反向链接

	/*自动平衡 TODO*/
    //AVL树阶段

}
  1. 平衡阶段铺垫

注意：并没有画上父节点指向，为了便于观察所以没有画，默认每个节点是有父节点指向的

  • 右边插入构图
  • 左边插入构图

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-rGLjZnpU-1684114665514)(https://typora130.oss-cn-nanjing.aliyuncs.com/QQ截图20230513154519.png)]

上面左右插入构图示范中，观察发现该节点左右子树高度差超过了1就会形成子树单链表，这样就会影响到效率，那么这里的解决办法就是对其旋转处理（待解），另外观察到上面错误高度差情况，会发现一旦插入其被插入节点的部分祖先的平衡因子（高度差）可能改变，所以，插入新增节点会影响部分或全部祖先的平衡因子，平衡因子怎么来更新呢？如果新增节点在其父节点左边，父节点平衡因子-1，如果新增节点在其父节点右边，父节点平衡因子+1，每个节点的平衡因子初始状态都是0。是什么时候平衡因子更新？当插入节点的父节点的平衡因子变化（不为0），那么就需要对其被插入节点的部分或者全部祖先的平衡因子更新。

观察：右边插入三种情况示范：

被插入节点父节点平衡高度不为0，就向上更新祖先的平衡因子，向上更新的依据是该节点左右子树高度变化了；如果插入节点父节点平衡高度为0，就无需向上更新平衡因子

后面两种情况观察：当祖先节点的平衡因子为2或者-2时，就不应该再往上层更新平衡因子了（key值为7的节点的平衡因子就没必要更新了），因为此时只要有一个祖先的平衡因子为2说明就已经有问题了，就需要对这部分子树来调整达到一种平衡状态（旋转处理）。

  1. 自动平衡
    1. 更新平衡因子
      1. 改变被插入节点父节点平衡因子
        1. 被插入节点在其父节点右子树中：父节点平衡因子+1
        2. 被插入节点在其父节点左子树中：父节点平衡因子-1
      2. 判断是否继续向上更新平衡因子
        1. 父节点平衡因子为1或者-1，继续更新
        2. 父节点平衡因子为0，无需更新
        3. 父节点平衡因子为2或者-2，子树不平衡，旋转处理使得平衡（TODO）
bool insert(const pair<KEY, VAULE>& couple)
{
	if (_root == nullptr) //根为空:直接new并指向返回
	{
		_root = new node(couple);
		return true;
	}

	/*找插入位置*/
	node* parent = nullptr; //起初根节点的父节点为nullptr
	node* cur = _root; //被插入节点指向
	while (cur)
	{
		if (cur->_couple.first < couple.first) //右查找：当前节点key值 < 插入节点key值
		{
			parent = cur;
			cur = cur->_right;
		}
		else if (cur->_couple.first > couple.first) //左查找: 当前节点key值 > 插入节点key值
		{
			parent = cur;
			cur = cur->_left;
		}
		else //当前节点key值 = 插入节点key值：直接退出
		{
			return false;
		}
	}

	/*在对应位置插入*/
	cur = new node(couple);
	if (parent->_couple.first > couple.first) //左插入: 当前节点key值 > 插入节点key值
	{
		parent->_left = newnode;
	}
	else //右插入：当前节点key值 < 插入节点key值
	{
		parent->_right = newnode;
	}
	cur->_parent = parent; //反向链接

	/*自动平衡 TODO*/

	//更新平衡因子
	while (parent)
	{
		if (cur == parent->_right) //被插入节点在其父节点右子树中
		{
			parent->_balanceFactor++;
		}
		else //被插入节点在其父节点左子树中
		{
			parent->_balanceFactor--;
		}

		if (parent->_balanceFactor == 1 || parent->_balanceFactor == -1) //继续更新平衡因子
		{
			parent = parent->_parent;
			cur = cur->_parent;
		}
		else if (parent->_balanceFactor == 0) //无需更新
		{
			break;
		}
		else if (parent->_balanceFactor == 2 || parent->_balanceFactor == -2) //子树不平衡(旋转处理)
		{
			/*TODO*/
            
            break; //旋转之后达到平衡无需更新平衡因子(操作完后便知)
		}
		else
		{
			assert(false);
		}
	}
}
  1. 平衡阶段旋转处理

旋转目的：让子树平衡并且降低子树高度

  • 左单旋

左单旋一定是右高左低

三个举例：

三个举例来抽象得到宏观图：

H为这颗子树高度，当H为0，反应就是上述第一个例子；当H为1，反应就是上述第二个例子；当H为2，反应就是上述第三个例子。当H为x时，其调整方法不变。当H为2时，此时有三种情况的高度为2的树：

但是这里c这棵子树必须是x类型的高度为2的树，a,b这两课子树可以是任意一种都可以。为什么c子树必须是x类型的树呢？如果是y型可能插入不会引发旋转，也可能只会局部旋转：

如何旋转？

  1. 让cur的左子树(curLeft)放在parent的右子树位置并且curLeft的父节点指向指向parent
  2. 让parent放在cur的左子树位置并且parent的父节点指向指向cur
  3. cur变为子树或者整颗树的根
  4. 更新parent和cur的平衡因子
//parent->_balanceFactor == 2 && cur->_balanceFactor = 1
void leftSingleRotate(node* parent) //左单旋
{
	//记录指针
	node* parent_RightChild = parent->_right; //parent_RightChild = cur
	node* parent_RightChild_LeftChild = parentRightChild->_left; //parent_RightChild_LeftChild = curLeft
	node* parent_parent = parent->_parent; //局部根或整棵树根的父节点

	parent->_right = parent_RightChild_LeftChild; //让cur的左子树(curLeft)放在parent的右子树位置
	if (parent_RightChild_LeftChild != nullptr) //H为0时,parent_RightChild_LeftChild=nullptr
	{
		parent_RightChild_LeftChild->_parent = parent; //curLeft的父节点指向指向parent
	}
	parent_RightChild->_left = parent; //让parent放在cur的左子树位置
	parent->_parent = parent_RightChild; //parent的父节点指向指向cur

	//cur(parent_RightChild)变为子树或者整颗树的根
	if (parent_parent == nullptr) //parent是整颗树的根
	{
		_root = parent_RightChild;
		_root->_parent = nullptr;
	}
	else //parent是局部子树的根
	{
		if (parent_parent->_left == parent) //parent节点在父节点的左子树位置
		{
			parent_parent->_left = parent_RightChild;
		}
		else //parent节点在父节点的右子树位置
		{
			parent_parent->_right = parent_RightChild;
		}
		parent_RightChild->_parent = parent_parent;
	}

	//更新平衡因子
	parent->_balanceFactor = parent_RightChild->_balanceFactor = 0;
}
  • 右单旋

右单旋一定是左高右低

三个举例来抽象得到宏观图：

H为这颗子树高度，当H为0，反应就是上述第一个例子；当H为1，反应就是上述第二个例子；当H为2，反应就是上述第三个例子。当H为x时，其调整方法不变。当H为2时，这里的c子树必须是x类型的树，此时有三种情况的高度为2的树：

如何旋转？

  1. 让cur的右子树(curRight)放在parent的左子树位置并且让curRight父节点的指向指向parent
  2. 让parent放在cur的右子树位置并且让parent的父节点指向指向cur
  3. cur变为子树或者整颗树的根
  4. 更新parent和cur的平衡因子
//parent->_balanceFactor == -2 && cur->_balanceFactor == -1
void rightSingleRotate(node* parent) //右单旋
{
    //记录指针
    node* parent_LeftChild = parent->_left; //parent_LeftChild = cur
    node* parent_LeftChild_RightChild = parent_LeftChild->_right; //parent_LeftChild_RightChild = curRight
    node* parent_parent = parent->_parent; //局部根或整棵树根的父节点

    parent->_left = parent_LeftChild_RightChild; //让cur的右子树(curRight)放在parent的左子树位置
    if (parent_LeftChild_RightChild != nullptr)
    {
        parent_LeftChild_RightChild->_parent = parent; //让curRight父节点的指向指向parent
    }
    parent_LeftChild->_right = parent; //让parent放在cur的右子树位置
    parent->_parent = parent_LeftChild; //让parent的父节点指向指向cur

    //cur(parent_LeftChild)变为子树或者整颗树的根
    if (parent_parent == nullptr) //parent是整颗树的根
    {
        _root = parent_LeftChild; //cur(parent_LeftChild)就是根
        _root->_parent = nullptr;
    }
    else //parent是局部子树的根
    {
        if (parent_parent->_left == parent) //parent节点在父节点的左子树位置
        {
            parent_parent->_left = parent_LeftChild;
        }
        else //parent节点在父节点的右子树位置
        {
            parent_parent->_right = parent_LeftChild;
        }
        parent_LeftChild->_parent = parent_parent; //cur(parent_LeftChild)指向局部根的父节点
    }

    //更新平衡因子
    parent->_balanceFactor = parent_LeftChild->_balanceFactor = 0;
}
  • 先左后右旋

抽象图：

H为子树高度，H为0时，此时60这个节点也不存在，新增节点必须是key为60这个节点位置；H为1，2，3…等等图形这里不再画出，都可以通过抽象达成相同调整方法，这里被插入节点一定是b，c子树位置或者b，c的子树孩子位置。

如何旋转？

  1. 先左旋cur为根的子树
    1. 让cur的右指向指向curRightLeft并且curRightLeft的父节点的指向指向cur
    2. 让curRight的左指向指向cur并且cur的父节点的指向指向curRight
    3. curRight作为子树根并且改变curRight的父节点的指向指向parent
    4. 更新cur和curRight的平衡因子为0
  2. 后右旋parent为根的子树
    1. 让parent的左指向指向curRightRight并且curRightRight的父节点的指向指向parent
    2. 让curRight的右子树指向parent并且parent的父节点的指向指向curRight
    3. curRight作为树的根并且改变curRight的父节点指向指向空
    4. 更新parent和curRight的平衡因子为0
  3. 更新cur、curRight、parent平衡因子（插入b，c子树不同位置会导致最终平衡因子的变化）
    1. c子树插入(curRight->_balanceFactor=1)：最终cur的平衡因子为-1，parent平衡因子为0，curRight平衡因子为0
    2. b子树插入(curRight->_balanceFactor=-1)：最终cur的平衡因子为0，parent平衡因子为1，curRight平衡因子为0
    3. curRight本身是被插入节点(curRight->_balanceFactor=0，H=0)，最终cur、parent、curRight平衡因子都为0
//parent->_balanceFactor == -2 && cur->_balanceFactor == 1
void leftRightRotate(node* parent)
{
    node* parent_LeftChild = parent->_left; //parent_LeftChild = cur
    node* parent_LeftChild_RightChild = parent_LeftChild->_right; //parent_LeftChild_RightChild = curRight
    int balanceFactor = parent_LeftChild_RightChild->_balanceFactor; //记录curRight的平衡因子值：确定在b子树还是c子树插入

    leftSingleRotate(parent->_left); //左单旋cur为根树
    rightSingleRotate(parent); //右单旋parent为根的树

    //更新cur、curRight、parent平衡因子（插入b，c子树不同位置会导致最终平衡因子的变化）
    if (balanceFactor == 1) //c子树插入
    {
        parent->_balanceFactor = 0;
        parent_LeftChild_RightChild = 0; //curRight->_balanceFactor = 0
        parent_LeftChild = -1; //cur->_balanceFactor = -1
    }
    else if (balanceFactor == -1) //b子树插入
    {
        parent->_balanceFactor = 1;
        parent_LeftChild_RightChild = 0; //curRight->_balanceFactor = 0
        parent_LeftChild = 0;  //cur->_balanceFactor = 0
    }
    else if (balanceFactor == 0) //curRight自身是被插入节点
    {
        parent->_balanceFactor = 0;
        parent_LeftChild_RightChild = 0; //curRight->_balanceFactor = 0
        parent_LeftChild = 0;  //cur->_balanceFactor = 0
    }
    else
    {
        assert(false);
    }
}
  • 先右后左旋

抽象图：

H为子树高度，H为0时，此时60这个节点也不存在，新增节点必须是key为60这个节点位置；H为1，2，3…等等图形这里不再画出，都可以通过抽象达成相同调整方法，这里被插入节点一定是b，c子树位置或者b，c的子树孩子位置。

如何旋转？

  1. 先右旋cur为根的子树
    1. 让cur的左指向指向curLeftRight并且curLeftRight的父节点的指向指向cur
    2. 让curLeft的右指向指向cur并且cur的父节点的指向指向curLeft
    3. curLeft作为子树的根并且curLeft的父节点的指向指向parent
    4. 更新cur和curLeft的平衡因子为0
  2. 后左旋parent为根的树
    1. 让parent的右指向指向curLeftLeft并且curLeftLeft的父节点的指向指向parent
    2. 让curLeft的左指向指向parent并且paren的父节点的指向指向curLeft
    3. curLeft作为树的根并且改变curLeft的父节点的指向指向nullptr
    4. 更新parent和curLeft的平衡因子为0
  3. 更新cur、curLeft、parent平衡因子（插入b，c子树不同位置会导致最终平衡因子的变化）
    1. b子树插入(curLeft->_balance=1)，最终cur的平衡因子为0，parent平衡因子为-1，curLeft平衡因子为0
    2. c子树插入(curLeft->_balance=-1)，最终cur的平衡因子为1，parent平衡因子为0，curLeft平衡因子为0
    3. curLeft本身是被插入节点(curLeft->_balanceFactor=0，H=0)，最终cur、parent、curRight平衡因子都为0
//parent->_balanceFactor == 2 && cur->_balanceFactor == -1
void rightLeftRotate(node* parent) //先右后左旋
{
    node* parent_RightChild = parent->_right; //parent_RightChild = cur
    node* parent_RightChild_LeftChild = parent_RightChild->_left; //parent_RightChild_LeftChild = curLeft
    int balanceFactor = parent_RightChild_LeftChild->_balanceFactor; 记录curLeft的平衡因子值：确定在b子树还是c子树插入

    rightSingleRotate(parent_RightChild); //右单旋cur为根的树
    leftSingleRotate(parent); //左单旋parent为根的树

    //更新cur、curRight、parent平衡因子（插入b，c子树不同位置会导致最终平衡因子的变化）
    if (balanceFactor == 1) //b子树插入
    {
        parent_RightChild->_balanceFactor = 0; //cur->_balanceFactor = 0
        parent->_balanceFactor = -1;
        parent_RightChild_LeftChild->_balanceFactor = 0; //curLeft->_balanceFactor = 0;
    }
    else if (balanceFactor == -1) //c子树插入
    {
        parent_RightChild->_balanceFactor = 1; //cur->_balanceFactor = 1
        parent->_balanceFactor = 0;
        parent_RightChild_LeftChild->_balanceFactor = 0; //curLeft->_balanceFactor = 0;
    }
    else if (balanceFactor == 0) //curLeft本身是被插入节点
    {
        parent_RightChild->_balanceFactor = 0; //cur->_balanceFactor = 0
        parent->_balanceFactor = 0;
        parent_RightChild_LeftChild->_balanceFactor = 0; //curLeft->_balanceFactor = 0;
    }
    else
    {
        assert(false);
    }
}

5. 检测

  1. 中序遍历是否升序
void inOrder() //中序遍历
{
    _inOrder(_root);
   	cout << endl;
}
void _inOrder(node* root) //中序遍历
{
 	if (root == nullptr)
    {
        return;
    }
    _inOrder(root->_left);
    cout << root->_couple.first << " ";
    _inOrder(root->_right);
}
  1. 是否平衡
bool isBalance() //判断树是否为平衡树
{
    return _isBalance(_root);
}
int heightDiffer(node* root)
{
    if (root == nullptr)
        return 0;
    int leftHeight = heightDiffer(root->_left);
    int rightHeight = heightDiffer(root->_right);

    return leftHeight > rightHeight ? leftHeight + 1 : rightHeight + 1; 
}

bool _isBalance(node* root) //判断树是否为平衡树(检查每个节点的左右子树高度差)
{
    if (root == nullptr)
        return true;

    int leftHeight = heightDiffer(root->_left);
    int rightHeight = heightDiffer(root->_right);
    if (rightHeight - leftHeight != root->_balanceFactor) //不只是对高度检查还应该对平衡因子检查
    {
        cout << "key:" << root->_couple.first << " node balanceFactor exception!" << endl;
        return false;
    }

    return abs(leftHeight - rightHeight) < 2 
        && _isBalance(root->_left) 
        && _isBalance(root->_right);
}

6. 完整代码

插入阶段

  1. 根节点为空
    1. new节点，改变根指向，返回true
  2. 根节点不为空
    1. 找到插入位置
      1. 右查找：当前节点key值 < 插入节点key值
      2. 左查找：当前节点key值 > 插入节点key值
      3. 当前节点key值 = 插入节点key值 ：直接返回false
    2. 在对应待插入位置插入
      1. new节点，当前插入位置指向该节点
      2. 右插入：当前节点key值 < 插入节点key值
      3. 左插入: 当前节点key值 > 插入节点key值
    3. 当前被插入节点父指针指向指向被连接节点
    4. 自动平衡
      1. 更新平衡因子
        1. 改变被插入节点父节点平衡因子
          1. 被插入节点在其父节点右子树中：父节点平衡因子+1
          2. 被插入节点在其父节点左子树中：父节点平衡因子-1
        2. 判断是否继续向上更新平衡因子
          1. 父节点平衡因子为1或者-1，继续更新
          2. 父节点平衡因子为0，无需更新
          3. 父节点平衡因子为2或者-2，子树不平衡，旋转处理使得平衡（旋转处理）
            1. parent->_balanceFactor == 2 && cur->_balanceFactor == 1 --> 左单旋
            2. parent->_balanceFactor == -2 && cur->_balanceFactor == -1 --> 右单旋
            3. parent->_balanceFactor == -2 && cur->_balanceFactor == 1 --> 先左后右旋
            4. parent->_balanceFactor == 2 && cur->_balanceFactor == -1 --> 先右后左旋
#pragma once
#include <iostream>
#include <utility>
#include <cassert>
using namespace std;

template <class KEY, class VAULE>
struct AVLtree_node
{
    AVLtree_node<KEY, VAULE>* _left; //左节点指向
    AVLtree_node<KEY, VAULE>* _right; //右节点指向
    AVLtree_node<KEY, VAULE>* _parent; //父节点指向

    pair<KEY, VAULE> _couple; //存储key/value
    int _balanceFactor; //平衡因子(左右子树高度差)

    AVLtree_node(const pair<KEY, VAULE>& couple)
        :_left(nullptr)
        ,_right(nullptr)
        ,_parent(nullptr)
        ,_couple(couple)
        ,_balanceFactor(0)
    {}
};

template <class KEY, class VAULE>
class AVLtree
{
    typedef AVLtree_node<KEY, VAULE> node;
public:
    bool insert(const pair<KEY, VAULE>& couple)
    {
        if (_root == nullptr) //根为空:直接new并指向返回
        {
            _root = new node(couple);
            return true;
        }

        /*找插入位置*/
        node* parent = nullptr; //起初根节点的父节点为nullptr
        node* cur = _root; //被插入节点指向
        while (cur)
        {
            if (cur->_couple.first < couple.first) //右查找：当前节点key值 < 插入节点key值
            {
                parent = cur;
                cur = cur->_right;
            }
            else if (cur->_couple.first > couple.first) //左查找: 当前节点key值 > 插入节点key值
            {
                parent = cur;
                cur = cur->_left;
            }
            else //当前节点key值 = 插入节点key值：直接退出
            {
                return false;
            }
        }

        /*在对应位置插入*/
        cur = new node(couple);
        if (parent->_couple.first > couple.first) //左插入: 当前节点key值 > 插入节点key值
        {
            parent->_left = cur;
        }
        else //右插入：当前节点key值 < 插入节点key值
        {
            parent->_right = cur;
        }
        cur->_parent = parent; //反向链接

        /*自动平衡 TODO*/

        //更新平衡因子
        while (parent)
        {
            if (cur == parent->_right) //被插入节点在其父节点右子树中
            {
                parent->_balanceFactor++;
            }
            else //被插入节点在其父节点左子树中
            {
                parent->_balanceFactor--;
            }

            if (parent->_balanceFactor == 1 || parent->_balanceFactor == -1) //继续更新平衡因子
            {
                parent = parent->_parent;
                cur = cur->_parent;
            }
            else if (parent->_balanceFactor == 0)
            {
                break;
            }
            else if (parent->_balanceFactor == 2 || parent->_balanceFactor == -2) //子树不平衡(旋转处理)
            {
                if (parent->_balanceFactor == 2 && cur->_balanceFactor == 1) //左单旋
                {
                    leftSingleRotate(parent);
                }
                else if (parent->_balanceFactor == -2 && cur->_balanceFactor == -1) //右单旋
                {
                    rightSingleRotate(parent);
                }
                else if (parent->_balanceFactor == -2 && cur->_balanceFactor == 1) //先左后右旋
                {
                    leftRightRotate(parent);
                }
                else if (parent->_balanceFactor == 2 && cur->_balanceFactor == -1) //先右后左旋
                {
                    rightLeftRotate(parent);
                }
                else
                {
                    assert(false);
                }

                //旋转可以达到左右子树平衡并且降低高度
                break;
            }
            else
            {
                assert(false);
            }
        }

        return true;
    }

    void inOrder() //中序遍历
    {
        _inOrder(_root);
        cout << endl;
    }

    bool isBalance() //判断树是否为平衡树
    {
        return _isBalance(_root);
    }

private:
    void leftSingleRotate(node* parent) //左单旋
    {
        //记录指针
        node* parent_RightChild = parent->_right; //parent_RightChild = cur
        node* parent_RightChild_LeftChild = parent_RightChild->_left; //parent_RightChild_LeftChild = curLeft
        node* parent_parent = parent->_parent; //局部根或整棵树根的父节点

        parent->_right = parent_RightChild_LeftChild; //让cur的左子树(curLeft)放在parent的右子树位置
        if (parent_RightChild_LeftChild != nullptr) //H为0时,parent_RightChild_LeftChild=nullptr
        {
            parent_RightChild_LeftChild->_parent = parent; //curLeft的父节点指向指向parent
        }
        parent_RightChild->_left = parent; //让parent放在cur的左子树位置
        parent->_parent = parent_RightChild; //parent的父节点指向指向cur
        
        //cur(parent_RightChild)变为子树或者整颗树的根
        if (parent_parent == nullptr) //parent是整颗树的根
        {
            _root = parent_RightChild; //cur(parent_RightChild)就是根
            _root->_parent = nullptr;
        }
        else //parent是局部子树的根
        {
            if (parent_parent->_left == parent) //parent节点在父节点的左子树位置
            {
                parent_parent->_left = parent_RightChild;
            }
            else //parent节点在父节点的右子树位置
            {
                parent_parent->_right = parent_RightChild;
            }
            parent_RightChild->_parent = parent_parent; //cur(parent_RightChild)指向局部根的父节点
        }

        //更新平衡因子
        parent->_balanceFactor = parent_RightChild->_balanceFactor = 0;
    }

    void rightSingleRotate(node* parent) //右单旋
    {
        //记录指针
        node* parent_LeftChild = parent->_left; //parent_LeftChild = cur
        node* parent_LeftChild_RightChild = parent_LeftChild->_right; //parent_LeftChild_RightChild = curRight
        node* parent_parent = parent->_parent; //局部根或整棵树根的父节点

        parent->_left = parent_LeftChild_RightChild; //让cur的右子树(curRight)放在parent的左子树位置
        if (parent_LeftChild_RightChild != nullptr)
        {
            parent_LeftChild_RightChild->_parent = parent; //让curRight父节点的指向指向parent
        }
        parent_LeftChild->_right = parent; //让parent放在cur的右子树位置
        parent->_parent = parent_LeftChild; //让parent的父节点指向指向cur

        //cur(parent_LeftChild)变为子树或者整颗树的根
        if (parent_parent == nullptr) //parent是整颗树的根
        {
            _root = parent_LeftChild; //cur(parent_LeftChild)就是根
            _root->_parent = nullptr;
        }
        else //parent是局部子树的根
        {
            if (parent_parent->_left == parent) //parent节点在父节点的左子树位置
            {
                parent_parent->_left = parent_LeftChild;
            }
            else //parent节点在父节点的右子树位置
            {
                parent_parent->_right = parent_LeftChild;
            }
            parent_LeftChild->_parent = parent_parent; //cur(parent_LeftChild)指向局部根的父节点
        }

        //更新平衡因子
        parent->_balanceFactor = parent_LeftChild->_balanceFactor = 0;
    }

    void leftRightRotate(node* parent) //先左后右旋
    {
        node* parent_LeftChild = parent->_left; //parent_LeftChild = cur
        node* parent_LeftChild_RightChild = parent_LeftChild->_right; //parent_LeftChild_RightChild = curRight
        int balanceFactor = parent_LeftChild_RightChild->_balanceFactor; //记录curRight的平衡因子值：确定在b子树还是c子树插入

        leftSingleRotate(parent->_left); //左单旋cur为根的树
        rightSingleRotate(parent); //右单旋parent为根的树

        //更新cur、curRight、parent平衡因子（插入b，c子树不同位置会导致最终平衡因子的变化）
        if (balanceFactor == 1) //c子树插入
        {
            parent->_balanceFactor = 0; 
            parent_LeftChild_RightChild = 0; //curRight->_balanceFactor = 0
            parent_LeftChild->_balanceFactor = -1; //cur->_balanceFactor = -1
        }
        else if (balanceFactor == -1) //b子树插入
        {
            parent->_balanceFactor = 1;
            parent_LeftChild_RightChild = 0; //curRight->_balanceFactor = 0
            parent_LeftChild->_balanceFactor = 0;  //cur->_balanceFactor = 0
        }
        else if (balanceFactor == 0) //curRight自身是被插入节点
        {
            parent->_balanceFactor = 0;
            parent_LeftChild_RightChild = 0; //curRight->_balanceFactor = 0
            parent_LeftChild->_balanceFactor = 0;  //cur->_balanceFactor = 0
        }
        else
        {
            assert(false);
        }
    }

    void rightLeftRotate(node* parent) //先右后左旋
    {
        node* parent_RightChild = parent->_right; //parent_RightChild = cur
        node* parent_RightChild_LeftChild = parent_RightChild->_left; //parent_RightChild_LeftChild = curLeft
        int balanceFactor = parent_RightChild_LeftChild->_balanceFactor; 记录curLeft的平衡因子值：确定在b子树还是c子树插入

        rightSingleRotate(parent_RightChild); //右单旋cur为根的树
        leftSingleRotate(parent); //左单旋parent为根的树

        //更新cur、curRight、parent平衡因子（插入b，c子树不同位置会导致最终平衡因子的变化）
        if (balanceFactor == 1) //b子树插入
        {
            parent_RightChild->_balanceFactor = 0; //cur->_balanceFactor = 0
            parent->_balanceFactor = -1;
            parent_RightChild_LeftChild->_balanceFactor = 0; //curLeft->_balanceFactor = 0;
        }
        else if (balanceFactor == -1) //c子树插入
        {
            parent_RightChild->_balanceFactor = 1; //cur->_balanceFactor = 1
            parent->_balanceFactor = 0; 
            parent_RightChild_LeftChild->_balanceFactor = 0; //curLeft->_balanceFactor = 0;
        }
        else if (balanceFactor == 0) //curLeft本身是被插入节点
        {
            parent_RightChild->_balanceFactor = 0; //cur->_balanceFactor = 0
            parent->_balanceFactor = 0;
            parent_RightChild_LeftChild->_balanceFactor = 0; //curLeft->_balanceFactor = 0;
        }
        else
        {
            assert(false);
        }
    }


    void _inOrder(node* root) //中序遍历
    {
        if (root == nullptr)
        {
            return;
        }
        _inOrder(root->_left);
        cout << root->_couple.first << " ";
        _inOrder(root->_right);
    }

    int heightDiffer(node* root)
    {
        if (root == nullptr)
            return 0;
        int leftHeight = heightDiffer(root->_left);
        int rightHeight = heightDiffer(root->_right);

        return leftHeight > rightHeight ? leftHeight + 1 : rightHeight + 1; 
    }

    bool _isBalance(node* root) //判断树是否为平衡树(检查每个节点的左右子树高度差)
    {
        if (root == nullptr)
            return true;

        int leftHeight = heightDiffer(root->_left);
        int rightHeight = heightDiffer(root->_right);
        if (rightHeight - leftHeight != root->_balanceFactor) //不只是对高度检查还应该对平衡因子检查
        {
            cout << "key:" << root->_couple.first << " node balanceFactor exception!" << endl;
            return false;
        }

        return abs(leftHeight - rightHeight) < 2 
            && _isBalance(root->_left) 
            && _isBalance(root->_right);
    }


private:
    node* _root = nullptr;
};


/*测试*/
void test_AVLtree1()
{
    //int arr[] = { 16, 3, 7, 11, 9, 26, 18, 14, 15 };
    int arr[] = { 4, 2, 6, 1, 3, 5, 15, 7, 16, 14};
    AVLtree<int, int> tree;
    for (auto x : arr)
    {
        tree.insert(make_pair(x, x));
    }

    tree.inOrder(); //中序遍历

    cout << tree.isBalance() << endl; //判断是否为平衡树

}

void test_perfermance() //测试性能
{
    srand(time(nullptr));
    const size_t N = 100000;
    AVLtree<int, int> tree;
    for (size_t i = 0; i < N; ++i)
    {
        size_t x = rand();
        tree.insert(make_pair(x, x));
    }

    cout << tree.isBalance() << endl; 

}

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