基本算法数据结构二叉树之下

树、二叉树、二叉搜索树、红黑树、B树等概念

2017-06-09  本文已影响296人  maxwellyue


二叉树

二叉树是一种特殊的有序树:每个节点至多有两个分支(子节点),分支具有左右次序,不能颠倒。
两种特殊的二叉树:
完全二叉树:除最后一层外,若其余层都是满的,并且最后一层或者是满的,或者是在右边缺少连续若干节点(注意是右边,而不能是左边缺少)。
满二叉树:每一层都是满的(除了最后一层,这里的最后一层是指叶节点)。


二叉搜索(查找)树

二叉查找树(英语:Binary Search Tree,简写为BST),也称二叉搜索树、有序二叉树(英语:ordered binary tree),排序二叉树(英语:sorted binary tree),是指一棵空树或者具有下列性质的二叉树:
a.若任意节点的左子树不空,则左子树上所有结点的值均小于它的根结点的值;
b.若任意节点的右子树不空,则右子树上所有结点的值均大于它的根结点的值;
c.任意节点的左、右子树也分别为二叉查找树;
d.没有键值相等的节点。
简单的说就是:各节点值不同,并且对于任意一个子树:左<根<右。
二叉查找树相比于其他数据结构的优势在于查找、插入的时间复杂度较低,期望O(log n),最坏为O(n)。
查找效率与树的高度成反比,关键在于减小二叉查找树的高度为O(log n)。


平衡树

平衡树是一种改进的二叉查找树,一般的二叉查找树的查询复杂度是跟目标结点到树根的距离(即深度)有关,因此当结点的深度普遍较大时,查询的均摊复杂度会上升,为了更高效的查询,平衡树应运而生了。
在这里,平衡指所有叶子的深度趋于平衡,更广义的是指在树上所有可能查找的均摊复杂度偏低。朴素的理解:普通二叉查找树,在新增/删除等操作后,会变得又高又瘦,会让查找/新增/删除操作的时间复杂度变大,而平衡二叉树在新增/删除等操作后依然会保持矮矮胖胖的形态,使树的高度维持在log n附近。这种形态就是平衡,会使查找速度更快。为什么能够保持这种好身材呢?通过在新增/删除时的旋转(左旋和右旋)。

常见的平衡树:
AVL树Treap伸展树红黑树加权平衡树2-3树AA树替罪羊树、节点大小平衡树


红黑树

红黑树(英语:Red–black tree)是一种自平衡二叉查找树
它的操作有着良好的最坏情况运行时间,并且在实践中是高效的:它可以在O(log n)时间内做查找,插入和删除,这里的n是树中元素的数目。

红黑树.png

B树

B树(英语:B-tree)是一种自平衡的,能够保持数据有序。这种数据结构能够让查找数据、顺序访问、插入数据及删除的动作,都在对数时间内完成。B树,概括来说是一个一般化的二叉查找树(binary search tree),可以拥有多于2个子节点。与自平衡二叉查找树不同,B树为系统大块数据的读写操作做了优化。B树减少定位记录时所经历的中间过程,从而加快存取速度。B树这种数据结构可以用来描述外部存储。这种数据结构常被应用在数据库文件系统的实现上。

概括关键词:自平衡,可以拥有多于2个子节点,适用于数据库和文件系统。


B+树

待续。。。

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