【数据结构】二叉树、二叉搜索树、平衡二叉树、红黑树、B树、B+树

news2024/7/2 3:53:56

概述

二叉树(Binary Tree):每个节点最多有两个子节点(左子节点和右子节点),没有限制节点的顺序。特点是简单直观,易于实现,但查找效率较低。

二叉搜索树(Binary Search Tree,BST):在二叉树的基础上,左子节点的值小于等于父节点的值,右子节点的值大于等于父节点的值。特点是插入、删除和查找的平均时间复杂度为O(log n),但如果树不平衡,可能会退化为链表,时间复杂度为O(n)。

平衡二叉树(Balanced Binary Tree):在二叉搜索树的基础上,保持树的平衡,即左右子树的高度差不超过1。常见的平衡二叉树有AVL树和红黑树。特点是插入、删除和查找的时间复杂度为O(log n),但维护平衡的代价较高。

红黑树(Red-Black Tree):是一种自平衡的二叉搜索树,通过对节点进行着色和旋转操作来保持树的平衡。特点是插入、删除和查找的时间复杂度为O(log n),并且对于任意节点,从根节点到达该节点的路径长度相等。

B树(B-Tree):一种多路搜索树,每个节点可以有多个子节点。特点是适合存储在磁盘或其他外部存储设备上的大量数据,可以减少磁盘I/O操作的次数。

B+树(B+ Tree):在B树的基础上进行了优化,非叶子节点只存储索引信息,所有叶子节点通过指针连接形成链表。特点是适合范围查询和排序,常用于数据库索引。

详解

结构特点:树的节点数目、子节点数目、节点之间的关系等。

平衡性:是否能够保持树的平衡,即节点的左右子树高度差是否有限制。

插入、删除和查找的时间复杂度:不同树对这些操作的时间复杂度不同,影响了树的使用场景。

存储和访问方式:不同树的存储方式和访问方式有所不同,适用于不同的应用场景。

二叉树(Binary Tree)

只是看起来是个树,乱序,查找数据得一个一个的找,所以没啥用。

二叉搜索树(Binary Search Tree,BST)

有序的,查找比二叉树要快,如图,找0005的话,从根节点开始,只需要寻找3次就能找到

 但如果是这样的,那就得找5次,这就退化成了链表

平衡二叉树(Balanced Binary Tree)

为解决退化问题,在二叉搜索树的基础上,通过旋转来保持平衡,使左右子树的高度差不超过1。

旋转方式

先看下每个节点里有什么

1、节点值:每个节点都包含一个值,用于存储数据。
2、左子树指针:指向节点的左子树的指针。
3、右子树指针:指向节点的右子树的指针。
4、父节点指针:指向节点的父节点的指针。这个参数在某些实现中可能会被省略。
5、平衡因子:平衡因子是用于判断节点平衡状态的指标,它是指一个节点的左子树高度减去右子树高度的差值。平衡因子可以为-1、0或1,分别代表左子树高度比右子树高度小1、相等或大1。

情况与旋转方式

LL(左-左)情况:0004作为根节点,右旋操作

RR(右-右)情况:0004作为根节点,左旋操作。

LR(左-右)情况:0003和0004交换,得到LL(左-左)情况。

RL(右-左)情况:0004和0005交换,得到RR(右-右)情况。

旋转前 

 

 

旋转后

下面这种情况,同时满足LL、LR,用两种选择方式来选择都是可以的,默认是LL。(RR、RL同理,默认RR)。

        当作LL情况时, 先无视0004,选择后,再把0004插入。

        当作RR情况时,先无视0002,旋转后,再把0002插入。

旋转前

 

旋转后

由于绝对平衡,要求过于严苛,当数据庞大的时候,需要消耗大量的资源进行旋转来保持平衡。

红黑树(Red-Black Tree)

红黑树是一种自平衡的二叉查找树,具有以下特点:

  1. 节点是红色或黑色:每个节点要么是红色,要么是黑色。

  2. 根节点是黑色:根节点始终是黑色的。

  3. 叶子节点(NIL节点,空节点)是黑色:叶子节点是特殊的空节点,它们被认为是黑色的。

  4. 红色节点的子节点都是黑色的:红色节点不能连续出现,即红色节点的父节点和子节点都是黑色的。

  5. 从任一节点到其每个叶子节点的所有路径都包含相同数目的黑色节点:这个特性保证了红黑树的平衡性,即任意两个叶子节点的路径长度相等。

自平衡:满足红黑树的条件即可、无需像平衡二叉树那样高度差绝对值必须小于等于1。红黑树的自平衡操作主要包括左旋、右旋和颜色翻转三种操作,在插入或删除一个节点时,红黑树最多需要进行3次旋转即可达到平衡。

红黑树旋转 

参照:红黑树最多三次旋转达到平衡 - 简书 (jianshu.com)

B树(B-Tree)

相比于二叉搜索树,B树的每个节点可以存储更多的键和值。数据直接存储在节点上。

B+树(B+ Tree)

相比于B树,B+树内部节点上只存储键,具体数据存到叶子节点上。

在线演示工具
二叉搜索树:https://www.cs.usfca.edu/~galles/visualization/BST.html
平衡二叉树:https://www.cs.usfca.edu/~galles/visualization/AVLtree.html
红黑树:https://www.cs.usfca.edu/~galles/visualization/RedBlack.html
B树:https://www.cs.usfca.edu/~galles/visualization/BTree.html
B+树:https://www.cs.usfca.edu/~galles/visualization/BPlusTree.html

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处:http://www.coloradmin.cn/o/820390.html

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请联系多彩编程网进行投诉反馈,一经查实,立即删除!

相关文章

【严重】PowerJob<=4.3.3 远程代码执行漏洞

漏洞描述 PowerJob 是一款开源的分布式任务调度框架。 由于 PowerJob 未对网关进行鉴权&#xff0c;4.3.3 及之前版本中&#xff0c;未经授权的攻击者可向 /instance/detail 端点发送恶意构造的 instanceId 参数远程执行任意代码。 漏洞名称 PowerJob<4.3.3 远程代码执行漏…

集团MySQL的酒店管理系统

酒店管理系统 概述 基于Spring Spring MVC MyBatis的酒店管理系统&#xff0c;主要实现酒店客房的预定、入住以及结账等功能。使用Maven进行包管理。 用户端主要功能包括&#xff1a; 登录注册、客房预订、客房评论&#xff08;编写评论和查看评论&#xff09; 后台管理主要…

如何理解PID?

1 理解PID 先说结论&#xff1a;调整开关量让反馈更接近目标。 这里拿水龙头打比方&#xff0c;我们想控制水龙头的出水量为一半&#xff0c;这里就涉及两个关键量&#xff0c;阀门和出水量&#xff1b;阀门&#xff0c;即上面说的开关量&#xff1b;出水量即反馈&#xff1b…

postman和jmeter的区别何在?

小伙伴们大家好呀&#xff0c;前段时间笔者做了一个小调查&#xff0c;发现软件测试行业做功能测试和接口测试的人相对比较多。在测试工作中&#xff0c;有高手&#xff0c;自然也会有小白&#xff0c;但有一点我们无法否认&#xff0c;就是每一个高手都是从小白开始的&#xf…

推荐50个超实用的 Chrome 扩展,建议收藏!

今天来分享 50 个超实用的 Chrome 浏览器扩展&#xff01; JSON Viewer Pro JSON Viewer Pro 用于可视化JSON文件。其核心功能包括&#xff1a; 支持将JSON数据进行格式化&#xff0c;并使用属性或者图表进行展示&#xff1b;使用面包屑深入遍历 JSON 属性&#xff1b;在输入…

大势智慧与深信服签署战略合作协议,助推实景三维中国建设

7月28日&#xff0c;武汉大势智慧科技有限公司&#xff08;以下简称“大势智慧”&#xff09;与深信服成功签署战略合作协议&#xff0c;双方将围绕“实景三维中国建设”和测绘行业数字化领域开展深度合作&#xff0c;共同为广大测绘行业用户打造一款灵活高效的测绘数据生产和存…

【CDC】跨时钟域处理方法总结一

文章目录 一、概述1.异步时序2.亚稳态与建立保持时间 二、跨时钟域处理1.控制信号的跨时钟域处理&#xff08;单bit数据&#xff09;a.慢时钟域到快时钟域b.快时钟域到慢时钟域握手“扩宽”快时钟域脉冲时钟停止法窄脉冲捕捉电路 2.数据信号的跨时钟域处理&#xff08;多bit数据…

C++动态内存管理(new和delete)

C动态内存管理 1. C中动态内存管理1.1 new/delete操作内置类型1.2 new和delete操作自定义类型 2. operator new与operator delete函数2.1 operator new与operator delete函数&#xff08;重点&#xff09;3. new和delete的实现原理3.1 内置类型3.2 自定义类型 4. 常见面试题4.1…

快速转换PDF文件: Python和PyMuPDF教程

解决问题 有时候将文档上传Claude2做分析&#xff0c;有大小限制&#xff0c;所以需要切割pdf文档为几个小点的文档&#xff0c;故才有了本文章。 如何用Python和PyMuPDF制作你想要大小的PDF&#xff1f; PDF是一种广泛使用的文件格式&#xff0c;可以在任何设备上查看和打印…

C#核心知识回顾——19.插入排序

1.插入排序的基本原理 871542639 两个区域 排序区 未排序区 用一个索引值做分水岭 未排序区元素 与排序区元素比较 插入到合适位置 直到未排序区清空 int[] arr { 8, 6, 7, 2, 9, 4 };//第一步//能取出未排序区…

防御第六次作业-文案

1.录制一个讲解密码学综合应用视频&#xff0c;参考讲义中的综合应用图 过程&#xff1a; 发送者为Alice 接受者为Bob 首先对原始信息进行hash运算得到信息摘要&#xff0c;然后使用私钥进行签名&#xff08;签名的作用是验证该信息是Alice的&#xff09;&#xff0c;然后将…

设备类资产盘点报告系统怎么处理?

对于一个企业或者公司来说&#xff0c;掌握公司资产的实际情况是最基本的。要知道公司的资产&#xff0c;主要工作内容之一就是固定资产盘点。对于资产盘点&#xff0c;有一些应用。Excel人力资源方式&#xff0c;有的则采用固定资产管理系统。 RFID固定资产管理系统是指通过射…

Footprint Analytics 宣布 20+ 链 API 免费增速,助力熊市 buidler

7 月 31 日&#xff0c;web3 数据供应商 Footprint Analytics 宣布其 API 产品的重大更新。 此次升级不仅大幅提升了 API 产品调用速度限制&#xff0c;还开放了包括 Ethereum, BNB, Polygon, zkSync 等在内的 20 公链的免费数据调用。 此外&#xff0c;Footprint 还更新了新…

【网络】传输层

目录 一、端口号 1、端口号范围划分 2、知名端口号(Well-Know Port Number) 3、netstat 4、pidof 二、UDP协议 1、UDP协议段格式 2、UDP的特点 3、面向数据报 4、UDP的缓冲区 5、UDP使用注意事项 6、基于UDP的应用层协议 三、TCP协议 1、TCP协议段格式 2、确认应…

vim、awk、tail、grep的使用

vim命令 $定位到光标所在行的行末^定位到光标所在行的行首gg定位到文件的首行G定位到文件的末行dd删除光标所在行ndd删除n行&#xff08;从光标所在行开始&#xff09;D删除光标所在行&#xff0c;使之变为空白行x删除光标所在位置字符nx删除n个字符&#xff0c;从光标开始向后…

mac屏幕提词器Presentation Prompter for mac

Presentation Prompter是一款专业的电脑提词器软件&#xff0c;主要用于辅助演讲者、主持人等在演讲或演示过程中更加流畅地展示内容。它可以将文字以滚动或分页的形式显示在屏幕上&#xff0c;帮助演讲者在不中断演讲的情况下更好地掌控演讲进度。 以下是Presentation Prompt…

城市内涝积水监测预警系统的重要性

一、系统概述 随着我国城镇化快速发展&#xff0c;城市建设产生的大量地面硬底化&#xff0c;大部分的降雨将形成地表径流&#xff0c;仅有少量雨水渗入地下&#xff0c;导致城市内涝等一系列问题。当前&#xff0c;全国多地发生洪涝&#xff0c;我国南北方全面进入主汛期。需要…

【数据库】mysql调用过程函数生成日期维表

写在前面的话 第一次使用sql中的函数部分&#xff0c;本文会记录sql函数的一些基础语法&#xff0c;如果你已经很熟练&#xff0c;请忽视掉 创建日期维表 使用环境 Navicat 12 创建存储日期的表&#xff08;日期&#xff0c;日期的不同的表达形式&#xff0c;这一年的第几周&…

瑞芯微原厂源码目录介绍2-RK3568

提示&#xff1a;文章写完后&#xff0c;目录可以自动生成&#xff0c;如何生成可参考右边的帮助文档 文章目录 前言顶层目录分析out 目录system 目录frameworks 目录了解目录有什么意义 前言 在上一个小节中&#xff0c;下载并解压了瑞芯微提供的 Android 源码&#xff0c;解…

51单片机学习--LED点阵屏显示图形动画

为了通用性考虑&#xff0c;需要把用到的几个口用特殊位声明来重新命名&#xff0c;由于RCLK在头文件中已有定义&#xff0c;所以这里把P3^5声明成RCK吧。。这样的做法可以提高可读性 sbit RCK P3^5; //RCLK sbit SCK P3^6; //SRCLK sbit SER P3^4;接下来编写74HC595的输…