4. 平衡二叉搜索树 --- BBST(Balance Binary Search Tree)

BBST - 自平衡二叉搜索树

  • 二叉搜索 : 依旧满足二叉搜索树的性质(充要条件)
  • 实现自平衡 : 在插入和删除后,二叉搜索树性质&平衡性破坏需要自行调整恢复


写在前面
1. BST 的平衡

若BST的拓扑结构如下图这种结构


BST的复杂度为 O(h),上面拓扑结构 树高 h = 节点个数 n,删除操作的复杂度达到了O(n),明显不符合 BST 的高效性,为了解决这种情况,我们为 BST 引入了平衡的概念,来有效的控制树高,以追求更低的树

2. 理想平衡
  • 节点数目固定,兄弟子树高度越接近(平衡),全树的树高也将倾向于更低,称之为理想平衡 ; 如完全二叉树,满二叉树...
3. 适度平衡
  • 理想平衡出现的概率极低,维护的成本过高,故须适当的放低标准,引入适度平衡
  • 高度渐进地不超过 O(log n),即可称之为适度平衡 ,即 height(Tree) = O(log n)
  • 适度平衡 的 BST ,称作 平衡二叉搜索树BBST


那么采用什么样的办法将 BST 恢复成 BBST?

概括而言 : 所有的这些方法都必须是等价变换

何为等价变换?
对于 BST ,拓扑结构不尽相同,但中序遍历序列如果相同,则称之为 等价 BST

等价 BST
通过上图等价BST,可总结等价BST规律
  1. 上下可变 : 联结关系不尽相同
  2. 左右不乱 : 中序序列不变

等价 BST 的相互转换,由一系列的基本操作串接而成,这种基本操作总结为两类,彼此对称

zig : 顺时针旋转
zag :逆时针旋转

详见下图基于两类基本操作的等价变换

Zig(V)
Zag(V)


BBST :满足平衡性质的 BST;
基于上述两种基本操作 zig 和 zag,可将 BST 转换成想要的 BBST
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