对于一棵普通的二叉查找树而言,在进行多次的插入或删除后,容易让树失去平衡,导致树的深度不是O(logN),而接近O(N),这样将大大减少对树的查找效率。一种解决办法就是要有一个称为平衡的附加的结构条件:任何节点的深度均不得过深。有一种最古老的平衡查找树,即AVL树。
AVL树是带有平衡条件的二叉查找树。平衡条件是每个节点的左子树和右子树的高度最多差1的二叉查找树(空树的高度定义为-1)。相比于普通的二叉树,AVL树的节点需要增加一个变量保存节点高度。AVL树的节点声明如下:
只有一个节点的树显然是AVL树,之后我们向其插入节点。然而在插入过程中可能破坏AVL树的特性,因此我们需要对树进行简单的修正,即AVL树的旋转。
设a节点在插入下一个节点后会失去平衡,这种插入可能出现四种情况:
1. 对a的左儿子的左子树进行一次插入。(左-左)
2. 对a的左儿子的右子树进行一次插入。(左-右)
3. 对a的右儿子的左子树进行一次插入。(右-左)
4. 对a的右儿子的右子树进行一次插入。(右-右)
情形1和4,情形2和3分别是关于A节点的镜像对称,故在理论上是两种情况,而编程具体实现还是需要考虑四种。
单旋转--情形1和4:

双旋转--情形2和3:
情形2和3就是向上图中的子树Y插入一个节点,由上图可知,无论是左单旋还是右单旋都无法改变子树Y的高度。解决办法是再将子树Y分解成根节点和相应的左子树和右子树,然后对相应的节点做相应的旋转,如下图:

下面一个题即是考察AVL树的旋转:题目来源:http://www.patest.cn/contests/mooc-ds/04-%E6%A0%914
An AVL tree is a self-balancing binary search tree. In an AVL tree, the heights of the two child subtrees of any node differ by at most one; if at any time they differ by more than one, rebalancing is done to restore this property. Figures 1-4 illustrate the rotation rules.
?
Now given a sequence of insertions, you are supposed to tell the root of the resulting AVL tree.
?
Input Specification:
Each input file contains one test case. For each case, the first line contains a positive integer N (<=20) which is the total number of keys to be inserted. Then N distinct integer keys are given in the next line. All the numbers in a line are separated by a space.
Output Specification:
For each test case, print ythe root of the resulting AVL tree in one line.
Sample Input 1:
Sample Output 1:
Sample Input 2:
Sample Output 2:
题目大意是先输入一个整数N,然后依次输入N个节点的值,以此建立AVL树,最后输出AVL树的根节点的值。
代码如下:
需要注意的细节是我们需要快速得到一个节点(包括空节点)的高度,所以我们需要些一个函数来处理空节点(空指针)的情况,而不是简单的Position->Height。?