資料結構(六) 複雜樹之2 3樹

2022-07-03 17:18:16 字數 2651 閱讀 8189

一、二叉平衡樹的時間複雜度

在資料結構(五):樹中的二叉查詢樹中,我們發現當二叉樹平衡時,我們查詢乙個元素需要遍歷的層級是log(n+1),按照大o演算法可得時間複雜度為logn,這種查詢比鍊錶和陣列的o(n)演算法要

高效得多。

但是當二叉樹不平衡時,我們發現它的查詢效率依舊是o(n),比如如下情況:

二、2-3樹概述

為了保證二叉樹的平衡,提高樹查詢的效率,減少遍歷的層級,我們允許乙個結點保留多個鍵,並且鏈結的不止兩條鏈

2-結點:

含有乙個鍵和兩條鏈,左鏈指向的鍵都小於該結點,右鏈指向的鍵都大於該結點

3-結點:

含有兩個鍵和三條鏈,左鏈指向的鍵都小於該結點,右鏈指向的鍵都大於該結點,中鏈指向的的鍵介於該結點的兩個鍵之間

注:2-3樹中不允許有大於等於3個鍵的結點存在

三、2-3查詢樹

2-3樹的查詢思路與二叉查詢樹相似,對於需要查詢的鍵,從根結點開始遍歷,小於往左,大於則往右,當找到3-結點時,若查詢的鍵介於3-結點的兩個鍵之間,則找中鏈結對應的結點,命中則返回。

查詢過程沒命中時則繼續遞迴查詢子樹。

如圖:查詢鍵為h的結點,首先找根結點m,由於h

查詢到左子樹為3-結點,判斷h>e並且h

四、2-3樹的插入

往2-3樹中插入結點的思路和二叉樹一致,首先進行查詢,根據2-3樹的特性將結點掛到合適的位置,保持樹的平衡。由於2-3樹既包含2-結點同時也包含3-結點,因此在插入時針對不同型別的結點

有不同的處理方式:

一、往2-結點中插入新鍵

插入k:往2-結點中插入新鍵時,我們可以保證樹層級不變的基礎上,將2-結點轉化為3-結點

二、往只有乙個3-結點中插入新鍵

往3-根結點中插入s

將中鍵提公升為根結點,左右兩鍵成為左右子樹

三、往乙個父結點為2-結點的3-結點中插入新鍵

往該2-3樹中插入元素z

將3-結點的中間元素往上提

四、往乙個父結點為3-結點的3-結點中插入新鍵

往該2-3樹中插入元素d

將插入後形成的3-結點往上提

將形成的3-父節點再次取中間值往上提公升一層

五、插入結點到根結點的路徑上是3-結點

往該2-3樹中插入d

將插入後形成的3-結點取中間值往上提

將形成的3-根結點再次分解

五、2-3樹總結

5.1平衡的2-3樹特性:

(1)任意空鏈結到根結點的長度是相等的

(2)非根結點的4-(3個鍵)結點變化為3-結點時,樹高不變,只有當4-結點為根結點,分解後樹的高度才會+1

(3)2-3樹與普通二叉樹相比,不同的是2-3樹自底向上生長,普通二叉樹自頂向下生長。

5.2引入2-3樹思想的理由

2-3樹本身的實現是很困難的,引入2-3樹的思想是為了下一章節的紅黑樹做鋪墊

資料結構(六) 複雜樹之紅黑樹

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