【数据结构】平衡二叉树的旋转机制

目录

前言

一、为什么需要平衡?

二、两种旋转规则

规则1.左旋

规则2:右旋

三、需要旋转的四种场景

1、LL型失衡:右旋 (Right Rotation)

2、LR型失衡:先左旋,再右旋 (Left-Right Rotation)

3、RR型失衡:左旋 (Left Rotation)

4、RL型失衡:先右旋,再左旋 (Right-Left Rotation)


前言

在 Java 的集合框架中,TreeSetTreeMap 拥有自动排序的能力,这一切的根基,都建立在一种数据结构之上------平衡二叉树(AVL树)。今天来介绍一下408最爱的平衡二叉树的四种旋转机制。

一、为什么需要平衡?

在了解旋转之前,我们先看看普通的**二叉查找树(BST)**有什么致命缺陷。

二叉查找树的规则很简单:左子节点 < 父节点 < 右子节点。 这看起来很完美,每次查找都能排除一半的数据。但如果你按顺序插入一组数据:

它会一直往右边长,彻底退化成一条单向链表

为了防止这种的情况,AVL树(平衡二叉树) 诞生了。它给自己定下了一条规则: 任何节点的左子树和右子树的高度差,绝对不能超过 1。 一旦超过 1,它就会触发修复机制------旋转

二、两种旋转规则

旋转机制以及触发规则:

  • 规则1:左旋
  • 规则2:右旋
  • 触发规则:当添加一个节点后,该二叉树不再是一个平衡二叉树。

规则1.左旋

普通场景:

当12这个节点加入这个平衡二叉树后,破坏了二叉树的平衡状态:

确定支点:

从添加的节点开始往父节点找,找到的第一个不平衡的节点,即为支点。

在本例中节点10为支点,以10为支点向左旋转:

步骤:

1:以不平衡的点作为支点。

2:把支点左旋降级,变成左子节点。

3:晋升原来的右子节点。

特殊场景:

步骤:

1:以不平衡的点作为支点。

2:将根节点的右侧往左拉。

3:原先的右子节点变成新的父节点,并把多出来的左子节点,给已经降级的根节点当右子节点。

规则2:右旋

步骤:

1:以不平衡的点作为支点。

2:把支点右旋降级,变成右子节点。

3:晋升原来的左子节点。

三、需要旋转的四种场景

1、LL型失衡:右旋 (Right Rotation)

场景: 在节点 A 的 孩子的子树上插入了新节点,导致 A 的左边太重了。

一次右旋

2、LR型失衡:先左旋,再右旋 (Left-Right Rotation)

场景: 在节点 A 的 孩子的子树上插入了新节点,破坏了二叉树的平衡状态。

3、RR型失衡:左旋 (Left Rotation)

场景: 在节点 A 的 孩子的子树上插入了新节点,导致 A 的右边太重了。

4、RL型失衡:先右旋,再左旋 (Right-Left Rotation)

场景: 在节点 A 的 孩子的子树上插入了新节点。

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