目录

前言:

1.AVL树的概念 

2.AVL树的实现

2.1 AVL树节点的定义

2.2 AVL树的插入 

2.3 AVL树的旋转

2.3 1 新节点插入较高左子树的左侧---左左:右单旋

 2.3 2 新节点插入较高右子树的右侧---右右:左单旋

2.3 3 新节点插入较高左子树的右侧---左右:先左单旋再右单旋 

2.3 4 新节点插入较高右子树的左侧---右左:先右单旋再左单旋 

2.4 AVL树的查找

2.5 AVL树平衡检测 


前言:

   前面对map/multimap/set/multiset进行了简单的介绍,在其文档介绍中发现,这几个容器有个
共同点是:其底层都是按照二叉搜索树来实现的,但是二叉搜索树有其自身的缺陷,假如往树中
插入的元素有序或者接近有序,二叉搜索树就会退化成单支树,时间复杂度会退化成O(N),因此
map、set等关联式容器的底层结构是对二叉树进行了平衡处理,即采用平衡树来实现。

1.AVL树的概念 

    二叉搜索树虽可以缩短查找的效率,但如果数据有序或接近有序二叉搜索树将退化为单支树,查
找元素相当于在顺序表中搜索元素,效率低下
。因此,两位俄罗斯的数学家G.M.Adelson-Velskii
和E.M.Landis在1962年发明了一种解决上述问题的方法:当向二叉搜索树中插入新结点后,如果能保证每个结点的左右子树高度之差的绝对值不超过1(需要对树中的结点进行调整),即可降低树的高度,从而减少平均搜索长度。

   AVL树实现这⾥我们引⼊⼀个平衡因⼦(balance factor)的概念,每个结点都有⼀个平衡因⼦,任何结点的平衡因⼦等于右⼦树的⾼度减去左⼦树的⾼度,也就是说任何结点的平衡因⼦等于0/1/-1,AVL树并不是必须要平衡因⼦,但是有了平衡因⼦可以更⽅便我们去进⾏观察和控制树是否平衡,就像⼀个⻛向标⼀样。

一棵AVL树或者是空树,或者是具有以下性质的二叉搜索树:

(1)它的左右子树都是AVL树
(2)左右子树高度之差(简称平衡因子)的绝对值不超过1(-1/0/1)

   AVL树整体结点数量和分布和完全⼆叉树类似,⾼度可以控制在 logN ,那么增删查改的效率也可以控制在 O(logN) ,相⽐⼆叉搜索树有了本质的提升

为什么是左右子树高度绝对值不超过1而不是0呢,如果我们有一颗二叉树只有三个节点,那么是可以做到高度差为0的:

但是当我们一棵树有四个结点,五个结点呢?

   是的,从上图不难看出,在大多数时候,一棵树的左右子树都是会有高度差的,也无法将它们的高度差变成0,所以我们将AVL树的最大高度差放开到1,画画图分析我们发现,不是不想这样设计,⽽是有些情况是做不到⾼度差是0的。⽐如⼀棵树是2个结点,4个结点等情况下,⾼度差最好就是1,⽆法作为⾼度差是0

2.AVL树的实现

2.1 AVL树节点的定义

   与二叉搜索树相同,实现一棵AVL树需要先定义一个结点类。不同的是,我们在这个结点类中加入父节点的指针和平衡因子:

template<class K, class V>
struct AVLTreeNode
{
	// 需要parent指针,后续更新平衡因子可以看到
	pair<K, V> _kv;
	AVLTreeNode<K, V>* _left;
	AVLTreeNode<K, V>* _right;
	AVLTreeNode<K, V>* _parent;

	int _bf; // balance factor

	AVLTreeNode(const pair<K, V>& kv)
		:_kv(kv)
		, _left(nullptr)
		, _right(nullptr)
		, _parent(nullptr)
		, _bf(0)
	{}
};

2.2 AVL树的插入 

  AVL树插入的大致逻辑与二叉搜索树的逻辑差不多,比根结点大就往右走,比根节点小就往左走,直到走到空,在那个位置插入,如果与某个结点的值相同,则不插入,直接结束。不同的是AVL树使用的是K_V结构,我们只使用K来比较,这一点其实与二叉搜索树大差不差,但是在AVL树中我们为了平衡,加入了一些平衡的算法。例如当某棵树的平衡因子的绝对值超过1,说明这棵树不再平衡,需要使用旋转来平衡它,其中还涉及更新平衡因子:

bool Insert(const pair<K, V>& kv)
{
	if (_root == nullptr)
	{
		_root = new Node(kv);
		return true;
	}

	Node* parent = nullptr;
	Node* cur = _root;
	while (cur)
	{
		if (cur->_kv.first < kv.first)
		{
			parent = cur;
			cur = cur->_right;
		}
		else if (cur->_kv.first > kv.first)
		{
			parent = cur;
			cur = cur->_left;
		}
		else
		{
			return false;
		}
	}

	cur = new Node(kv);
	if (parent->_kv.first < kv.first)
	{
		parent->_right = cur;
	}
	else
	{
		parent->_left = cur;
	}
	// 链接父亲
	cur->_parent = parent;

	// 控制平衡
	// 更新平衡因子
	while (parent)
	{
		if (cur == parent->_left)
			parent->_bf--;
		else
			parent->_bf++;

		if (parent->_bf == 0)
		{
			break;
		}
		else if (parent->_bf == 1 || parent->_bf == -1)
		{
			cur = parent;
			parent = parent->_parent;
		}
		else if (parent->_bf == 2 || parent->_bf == -2)
		{
			if (parent->_bf == -2 && cur->_bf == -1)
			{ 
          
                //右旋
				RotateR(parent);
			}
			else if (parent->_bf == 2 && cur->_bf == 1)
			{
                //左旋
				RotateL(parent);
			}
			else if (parent->_bf == -2 && cur->_bf == 1)
			{
               //左右双旋
				RotateLR(parent);
			}
			else if (parent->_bf == 2 && cur->_bf == -1)
			{
               //右左双旋
				RotateRL(parent);
			}
			else
			{
				assert(false);
			}

			break;
		}
		else
		{
			assert(false);
		}
	}


	return true;
}

总结:

AVL树就是在二叉搜索树的基础上引入了平衡因子,因此AVL树也可以看成是二叉搜索树。那么
AVL树的插入过程可以分为两步:
1. 按照二叉搜索树的方式

2. 调整节点的平衡因子 。

2.3 AVL树的旋转

旋转的原则

1. 保持搜索树的规则
2. 让旋转的树从不满⾜变平衡,其次降低旋转树的⾼度旋转总共分为四种,左单旋/右单旋/左右双旋/右左双旋

   如果在一棵原本是平衡的AVL树中插入一个新节点,可能造成不平衡,此时必须调整树的结构,
使之平衡化。根据节点插入位置的不同,AVL树的旋转分为四种:

2.3 1 新节点插入较高左子树的左侧---左左:右单旋

(1)本图1展⽰的是10为根的树,有a/b/c抽象为三棵⾼度为h的⼦树(h>=0),a/b/c均符合AVL树的要求。10可能是整棵树的根,也可能是⼀个整棵树中局部的⼦树的根。这⾥a/b/c是⾼度为h的⼦树,是⼀种概括抽象表⽰,他代表了所有右单旋的场景,实际右单旋形态有很多种,具体图2/图3/图4/图5进⾏了详细描述。
(2) 在a⼦树中插⼊⼀个新结点,导致a⼦树的⾼度从h变成h+1,不断向上更新平衡因⼦,导致10的平衡因⼦从-1变成-2,10为根的树左右⾼度差超过1,违反平衡规则。10为根的树左边太⾼了,需要往右边旋转,控制两棵树的平衡。
(3) 旋转核⼼步骤,因为5 < b⼦树的值 < 10,将b变成10的左⼦树,10变成5的右⼦树,5变成这棵树新的根,符合搜索树的规则,控制了平衡,同时这棵的⾼度恢复到了插⼊之前的h+2,符合旋转原则。如果插⼊之前10整棵树的⼀个局部⼦树,旋转后不会再影响上⼀层,插⼊结束了。

/*
 上图在插入前,AVL树是平衡的,新节点插入到30的左子树(注意:此处不是左孩子)中,30左
子树增加
 了一层,导致以60为根的二叉树不平衡,要让60平衡,只能将60左子树的高度减少一层,右子
树增加一层,
 即将左子树往上提,这样60转下来,因为60比30大,只能将其放在30的右子树,而如果30有
右子树,右子树根的值一定大于30,小于60,只能将其放在60的左子树,旋转完成后,更新节点
的平衡因子即可。在旋转过程中,有以下几种情况需要考虑:
 1. 30节点的右孩子可能存在,也可能不存在
 2. 60可能是根节点,也可能是子树
    如果是根节点,旋转完成后,要更新根节点
    如果是子树,可能是某个节点的左子树,也可能是右子树
   
同学们再此处可举一些详细的例子进行画图,考虑各种情况,加深旋转的理解
*/
void _RotateR(PNode pParent)
{
   // pSubL: pParent的左孩子
   // pSubLR: pParent左孩子的右孩子,注意:该
PNode pSubL = pParent->_pLeft;
PNode pSubLR = pSubL->_pRight;
   // 旋转完成之后,30的右孩子作为双亲的左孩子
pParent->_pLeft = pSubLR;
   // 如果30的左孩子的右孩子存在,更新亲双亲
if(pSubLR)
pSubLR->_pParent = pParent;
   // 60 作为 30的右孩子
pSubL->_pRight = pParent;
   
   // 因为60可能是棵子树,因此在更新其双亲前必须先保存60的双亲
PNode pPParent = pParent->_pParent;
   
   // 更新60的双亲
pParent->_pParent = pSubL;
   
   // 更新30的双亲
pSubL->_pParent = pPParent;
   // 如果60是根节点,根新指向根节点的指针
if(NULL == pPParent)
{
_pRoot = pSubL;
pSubL->_pParent = NULL;
}
else
{
        // 如果60是子树,可能是其双亲的左子树,也可能是右子树
if(pPParent->_pLeft == pParent)
pPParent->_pLeft = pSubL;
else
pPParent->_pRight = pSubL;
}
   // 根据调整后的结构更新部分节点的平衡因子
pParent->_bf = pSubL->_bf = 0;
}

 2.3 2 新节点插入较高右子树的右侧---右右:左单旋

实现及情况考虑可参考右单旋,这里我们直接给代码:

void RotateL(Node* parent)
{
	Node* subR = parent->_right;
	Node* subRL = subR->_left;
	parent->_right = subRL;
	if (subRL)
		subRL->_parent = parent;

	Node* parentParent = parent->_parent;
	subR->_left = parent;
	parent->_parent = subR;
	if (parentParent == nullptr)
	{
		_root = subR;
		subR->_parent = nullptr;
	}
	else
	{
		if (parent == parentParent->_left)
		{
			parentParent->_left = subR;
		}
		else
		{
			parentParent->_right = subR;
		}
		subR->_parent = parentParent;
	}

	parent->_bf = subR->_bf = 0;
}

2.3 3 新节点插入较高左子树的右侧---左右:先左单旋再右单旋 

    通过图7和图8可以看到,左边⾼时,如果插⼊位置不是在a⼦树,⽽是插⼊在b⼦树,b⼦树⾼度从h变成h+1,引发旋转,右单旋⽆法解决问题,右单旋后,我们的树依旧不平衡。右单旋解决的纯粹的左边⾼,但是插⼊在b⼦树中,10为跟的⼦树不再是单纯的左边⾼,对于10是左边⾼,但是对于5是右边⾼,需要⽤两次旋转才能解决,以5为旋转点进⾏⼀个左单旋,以10为旋转点进⾏⼀个右单旋,这棵树这棵树就平衡了。

(1)图7和图8分别为左右双旋中h==0和h==1具体场景分析,下⾯我们将a/b/c⼦树抽象为⾼度h的AVL⼦树进⾏分析,另外我们需要把b⼦树的细节进⼀步展开为8和左⼦树⾼度为h-1的e和f⼦树,因为我们要对b的⽗亲5为旋转点进⾏左单旋,左单旋需要动b树中的左⼦树。b⼦树中新增结点的位置不同,平衡因⼦更新的细节也不同,通过观察8的平衡因⼦不同,这⾥我们要分三个场景讨论。
 场景1:h >= 1时,新增结点插⼊在e⼦树,e⼦树⾼度从h-1并为h并不断更新8->5->10平衡因⼦,引发旋转,其中8的平衡因⼦为-1,旋转后8和5平衡因⼦为0,10平衡因⼦为1。
 场景2:h >= 1时,新增结点插⼊在f⼦树,f⼦树⾼度从h-1变为h并不断更新8->5->10平衡因⼦,引发旋转,其中8的平衡因⼦为1,旋转后8和10平衡因⼦为0,5平衡因⼦为-1。
场景3:h == 0时,a/b/c都是空树,b⾃⼰就是⼀个新增结点,不断更新5->10平衡因⼦,引发旋转,其中8的平衡因⼦为0,旋转后8和10和5平衡因⼦均为0。 

代码实现:

void RotateLR(Node* parent)
{
Node* subL = parent->_left;
Node* subLR = subL->_right;
int bf = subLR->_bf;
RotateL(parent->_left);
RotateR(parent);
if (bf == 0)
{
subL->_bf = 0;
subLR->_bf = 0;
parent->_bf = 0;
}
else if (bf == -1)
{
subL->_bf = 0;
subLR->_bf = 0;
parent->_bf = 1;
}
else if(bf == 1)
{
subL->_bf = -1;
subLR->_bf = 0;
parent->_bf = 0;
}
else
{
assert(false);
}
}

2.3 4 新节点插入较高右子树的左侧---右左:先右单旋再左单旋 

(1)跟左右双旋类似,下⾯我们将a/b/c⼦树抽象为⾼度h的AVL⼦树进⾏分析,另外我们需要把b⼦树的细节进⼀步展开为12和左⼦树⾼度为h-1的e和f⼦树,因为我们要对b的⽗亲15为旋转点进⾏右单旋,右单旋需要动b树中的右⼦树。b⼦树中新增结点的位置不同,平衡因⼦更新的细节也不同,通过观察12的平衡因⼦不同,这⾥我们要分三个场景讨论。
场景1:h >= 1时,新增结点插⼊在e⼦树,e⼦树⾼度从h-1变为h并不断更新12->15->10平衡因
⼦,引发旋转,其中12的平衡因⼦为-1,旋转后10和12平衡因⼦为0,15平衡因⼦为1。
场景2:h >= 1时,新增结点插⼊在f⼦树,f⼦树⾼度从h-1变为h并不断更新12->15->10平衡因⼦,引发旋转,其中12的平衡因⼦为1,旋转后15和12平衡因⼦为0,10平衡因⼦为-1。
场景3:h == 0时,a/b/c都是空树,b⾃⼰就是⼀个新增结点,不断更新15->10平衡因⼦,引发旋
转,其中12的平衡因⼦为0,旋转后10和12和15平衡因⼦均为0。

代码实现:

void RotateRL(Node* parent)
{
Node* subR = parent->_right;
Node* subRL = subR->_left;
int bf = subRL->_bf;
RotateR(parent->_right);
RotateL(parent);
if (bf == 0)
{
subR->_bf = 0;
subRL->_bf = 0;
parent->_bf = 0;
}
else if (bf == 1)
{
subR->_bf = 0;
subRL->_bf = 0;
parent->_bf = -1;
}
else if (bf == -1)
{
subR->_bf = 1;
subRL->_bf = 0;
parent->_bf = 0;
}
else
{
assert(false);
}
}

2.4 AVL树的查找

拿⼆叉搜索树逻辑实现即可,搜索效率为 O(logN)

Node* Find(const K& key)
{
Node* cur = _root;
while (cur)
1
2
3
4
{
if (cur->_kv.first < key)
{
cur = cur->_right;
}
else if (cur->_kv.first > key)
{
cur = cur->_left;
}
else
{
return cur;
}
}
return nullptr;
}

2.5 AVL树平衡检测 

   我们实现的AVL树是否合格,我们通过检查左右⼦树⾼度差的的程序进⾏反向验证,同时检查⼀下结点的平衡因⼦更新是否出现了问题。

int _Height(Node* root)
{
if (root == nullptr)
return 0;
int leftHeight = _Height(root->_left);
int rightHeight = _Height(root->_right);
return leftHeight > rightHeight ? leftHeight + 1 : rightHeight + 1;
}
bool _IsBalanceTree(Node* root)
{
// 空树也是AVL树
if (nullptr == root)
return true;
// 计算pRoot结点的平衡因⼦:即pRoot左右⼦树的⾼度差
int leftHeight = _Height(root->_left);
int rightHeight = _Height(root->_right);
int diff = rightHeight - leftHeight;
// 如果计算出的平衡因⼦与pRoot的平衡因⼦不相等,或者
// pRoot平衡因⼦的绝对值超过1,则⼀定不是AVL树
if (abs(diff) >= 2)
{
cout << root->_kv.first << "⾼度差异常" << endl;
return false;
}
if (root->_bf != diff)
{
cout << root->_kv.first << "平衡因⼦异常" << endl;
return false;
}
// pRoot的左和右如果都是AVL树,则该树⼀定是AVL树
return _IsBalanceTree(root->_left) && _IsBalanceTree(root->_right);
}
// 测试代码
void TestAVLTree1()
{
AVLTree<int, int> t;
// 常规的测试⽤例
//int a[] = { 16, 3, 7, 11, 9, 26, 18, 14, 15 };
// 特殊的带有双旋场景的测试⽤例
int a[] = { 4, 2, 6, 1, 3, 5, 15, 7, 16, 14 };
for (auto e : a)
{
t.Insert({ e, e });
}
t.InOrder();
cout << t.IsBalanceTree() << endl;
}
// 插⼊⼀堆随机值,测试平衡,顺便测试⼀下⾼度和性能等
void TestAVLTree2()
{
const int N = 100000;
vector<int> v;
v.reserve(N);
srand(time(0));
for (size_t i = 0; i < N; i++)
{
v.push_back(rand()+i);
}
size_t begin2 = clock();
AVLTree<int, int> t;
for (auto e : v)
{
t.Insert(make_pair(e, e));
}
size_t end2 = clock();
cout << "Insert:" << end2 - begin2 << endl;
cout << t.IsBalanceTree() << endl;
cout << "Height:" << t.Height() << endl;
cout << "Size:" << t.Size() << endl;
size_t begin1 = clock();
// 确定在的值
/*for (auto e : v)
{
t.Find(e);
}*/
// 随机值
for (size_t i = 0; i < N; i++)
{
t.Find((rand() + i));
}
size_t end1 = clock();
cout << "Find:" << end1 - begin1 << endl;
}

至此,一棵AVL树的基本功能就都实现了,我们来使用上面的代码测试一下:

   可以看到即使我们插入了一百万个数字,这棵树的高度也只有22层,查找速度也很快,说明我们的AVL树成功地实现了。

AVL树的实现我们分了两个文件来实现,下面我将完整代码展示出来,有感兴趣的小伙伴可以试试哦。

AVLTree.h :

#pragma once

#include<iostream>
#include<assert.h>
using namespace std;

template<class K, class V>
struct AVLTreeNode
{
	// 需要parent指针,后续更新平衡因子可以看到
	pair<K, V> _kv;
	AVLTreeNode<K, V>* _left;
	AVLTreeNode<K, V>* _right;
	AVLTreeNode<K, V>* _parent;

	int _bf; // balance factor

	AVLTreeNode(const pair<K, V>& kv)
		:_kv(kv)
		, _left(nullptr)
		, _right(nullptr)
		, _parent(nullptr)
		, _bf(0)
	{}
};

template<class K, class V>
class AVLTree
{
	typedef AVLTreeNode<K, V> Node;
public:
	bool Insert(const pair<K, V>& kv)
	{
		if (_root == nullptr)
		{
			_root = new Node(kv);
			return true;
		}

		Node* parent = nullptr;
		Node* cur = _root;
		while (cur)
		{
			if (cur->_kv.first < kv.first)
			{
				parent = cur;
				cur = cur->_right;
			}
			else if (cur->_kv.first > kv.first)
			{
				parent = cur;
				cur = cur->_left;
			}
			else
			{
				return false;
			}
		}

		cur = new Node(kv);
		if (parent->_kv.first < kv.first)
		{
			parent->_right = cur;
		}
		else
		{
			parent->_left = cur;
		}
		// 链接父亲
		cur->_parent = parent;

		// 控制平衡
		// 更新平衡因子
		while (parent)
		{
			if (cur == parent->_left)
				parent->_bf--;
			else
				parent->_bf++;

			if (parent->_bf == 0)
			{
				break;
			}
			else if (parent->_bf == 1 || parent->_bf == -1)
			{
				cur = parent;
				parent = parent->_parent;
			}
			else if (parent->_bf == 2 || parent->_bf == -2)
			{
				if (parent->_bf == -2 && cur->_bf == -1)
				{
					RotateR(parent);
				}
				else if (parent->_bf == 2 && cur->_bf == 1)
				{
					RotateL(parent);
				}
				else if (parent->_bf == -2 && cur->_bf == 1)
				{
					RotateLR(parent);
				}
				else if (parent->_bf == 2 && cur->_bf == -1)
				{
					RotateRL(parent);
				}
				else
				{
					assert(false);
				}

				break;
			}
			else
			{
				assert(false);
			}
		}


		return true;
	}

	void RotateR(Node* parent)
	{
		Node* subL = parent->_left;
		Node* subLR = subL->_right;

		parent->_left = subLR;
		if (subLR)
			subLR->_parent = parent;

		Node* pParent = parent->_parent;

		subL->_right = parent;
		parent->_parent = subL;

		if (parent == _root)
		{
			_root = subL;
			subL->_parent = nullptr;
		}
		else
		{
			if (pParent->_left == parent)
			{
				pParent->_left = subL;
			}
			else
			{
				pParent->_right = subL;
			}

			subL->_parent = pParent;
		}

		subL->_bf = 0;
		parent->_bf = 0;
	}

	void RotateL(Node* parent)
	{
		Node* subR = parent->_right;
		Node* subRL = subR->_left;
		parent->_right = subRL;
		if (subRL)
			subRL->_parent = parent;

		Node* parentParent = parent->_parent;
		subR->_left = parent;
		parent->_parent = subR;
		if (parentParent == nullptr)
		{
			_root = subR;
			subR->_parent = nullptr;
		}
		else
		{
			if (parent == parentParent->_left)
			{
				parentParent->_left = subR;
			}
			else
			{
				parentParent->_right = subR;
			}
			subR->_parent = parentParent;
		}

		parent->_bf = subR->_bf = 0;
	}

	void RotateLR(Node* parent)
	{
		Node* subL = parent->_left;
		Node* subLR = subL->_right;
		int bf = subLR->_bf;

		RotateL(parent->_left);
		RotateR(parent);

		if (bf == -1)
		{
			subLR->_bf = 0;
			subL->_bf = 0;
			parent->_bf = 1;
		}
		else if (bf == 1)
		{
			subLR->_bf = 0;
			subL->_bf = -1;
			parent->_bf = 0;
		}
		else if (bf == 0)
		{
			subLR->_bf = 0;
			subL->_bf = 0;
			parent->_bf = 0;
		}
		else
		{
			assert(false);
		}
	}

	void RotateRL(Node* parent)
	{
		Node* subR = parent->_right;
		Node* subRL = subR->_left;
		int bf = subRL->_bf;
		RotateR(parent->_right);
		RotateL(parent);
		if (bf == 0)
		{
			subR->_bf = 0;
			subRL->_bf = 0;
			parent->_bf = 0;
		}
		else if (bf == 1)
		{
			subR->_bf = 0;
			subRL->_bf = 0;
			parent->_bf = -1;
		}
		else if (bf == -1)
		{
			subR->_bf = 1;
			subRL->_bf = 0;
			parent->_bf = 0;
		}
		else
		{
			assert(false);
		}
	}

	void InOrder()
	{
		_InOrder(_root);
		cout << endl;
	}

	int Height()
	{
		return _Height(_root);
	}

	int Size()
	{
		return _Size(_root);
	}

	bool IsBalanceTree()
	{
		return _IsBalanceTree(_root);
	}

	Node* Find(const K& key)
	{
		Node* cur = _root;
		while (cur)
		{
			if (cur->_kv.first < key)
			{
				cur = cur->_right;
			}
			else if (cur->_kv.first > key)
			{
				cur = cur->_left;
			}
			else
			{
				return cur;
			}
		}

		return nullptr;
	}

private:
	void _InOrder(Node* root)
	{
		if (root == nullptr)
		{
			return;
		}

		_InOrder(root->_left);
		cout << root->_kv.first << ":" << root->_kv.second << endl;
		_InOrder(root->_right);
	}

	int _Height(Node* root)
	{
		if (root == nullptr)
			return 0;
		int leftHeight = _Height(root->_left);
		int rightHeight = _Height(root->_right);
		return leftHeight > rightHeight ? leftHeight + 1 : rightHeight + 1;
	}

	int _Size(Node* root)
	{
		if (root == nullptr)
			return 0;

		return _Size(root->_left) + _Size(root->_right) + 1;
	}

	bool _IsBalanceTree(Node* root)
	{
		// 空树也是AVL树
		if (nullptr == root)
			return true;
		// 计算pRoot结点的平衡因子:即pRoot左右子树的高度差
		int leftHeight = _Height(root->_left);
		int rightHeight = _Height(root->_right);
		int diff = rightHeight - leftHeight;

		// 如果计算出的平衡因子与pRoot的平衡因子不相等,或者
		// pRoot平衡因子的绝对值超过1,则一定不是AVL树
		if (abs(diff) >= 2)
		{
			cout << root->_kv.first << "高度差异常" << endl;
			return false;
		}

		if (root->_bf != diff)
		{
			cout << root->_kv.first << "平衡因子异常" << endl;
			return false;
		}

		// pRoot的左和右如果都是AVL树,则该树一定是AVL树
		return _IsBalanceTree(root->_left) && _IsBalanceTree(root->_right);
	}
private:
	Node* _root = nullptr;
};

test.cpp :

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<vector>
#include"AVLTree.h"

void TestAVLTree1()
{
	AVLTree<int, int> t;
	// 常规的测试用例
	int a[] = { 16, 3, 7, 11, 9, 26, 18, 14, 15 };
	// 特殊的带有双旋场景的测试用例
	//int a[] = { 4, 2, 6, 1, 3, 5, 15, 7, 16, 14 };

	for (auto e : a)
	{
		t.Insert({ e, e });
	}

	t.InOrder();
	cout << t.IsBalanceTree() << endl;
}

// 插入一堆随机值,测试平衡,顺便测试一下高度和性能等
void TestAVLTree2()
{
	const int N = 1000000;
	vector<int> v;
	v.reserve(N);
	srand(time(0));
	for (size_t i = 0; i < N; i++)
	{
		v.push_back(rand() + i);
	}

	size_t begin2 = clock();
	AVLTree<int, int> t;
	for (auto e : v)
	{
		t.Insert(make_pair(e, e));
	}
	size_t end2 = clock();

	cout << "Insert:" << end2 - begin2 << endl;
	cout << t.IsBalanceTree() << endl;

	cout << "Height:" << t.Height() << endl;
	cout << "Size:" << t.Size() << endl;

	size_t begin1 = clock();
	// 确定在的值
	for (auto e : v)
	{
		t.Find(e);
	}
	// 随机值
	/*for (size_t i = 0; i < N; i++)
	{
		t.Find((rand() + i));
	}*/
	size_t end1 = clock();
	cout << "Find:" << end1 - begin1 << endl;
}


int main()
{
	TestAVLTree2();

	return 0;
}

本章完。

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