二叉树的学习(三)

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接上一篇,今天我们来学习一下二叉查找树

二叉查找树(Binary Search Tree)

二叉查找树最大的特点就是,支持动态数据集合的快速插入,删除,查找操作。二叉查找树还可以支持快速的查找最大节点和最小节点,前驱节点和后继节点。

既然有了这么高效的散列表,使用二叉树的地方是不是都可以替换成散列表呢?有没有哪些地方是散列表做不了,必须要用二叉树来做的呢?

二叉查找树要求,在树中的任意一个节点,其左子树中的每个节点的值,都要小于这个节点的值,而右子树节点的值都大于这个节点的值

中序遍历查找二叉树,可以输出有序的数据序列,时间复杂度是 O(n){O(n)},非常高效。因此二叉查找树也叫做二叉排序树

支持重复数据的二叉查找树

L 的范围是[log2(n+1), log2n +1]。完全二叉树的层数小于等于 log2n +1,也就是说,完全二叉树的高度小于等于 log2n。

在二叉查找树中,查找、插入、删除等很多操作的时间复杂度都跟树的高度成正比。两个极端情况的时间复杂度分别是 O(n) 和 O(logn),分别对应二叉树退化成链表的情况和完全二叉树。

平衡二叉查找树的高度接近 logn,所以插入、删除、查找操作的时间复杂度也比较稳定,是 O(logn)。

第一,散列表中的数据是无序存储的,如果要输出有序的数据,需要先进行排序。而对于二叉查找树来说,我们只需要中序遍历,就可以在 O(n) 的时间复杂度内,输出有序的数据序列。

第二,散列表扩容耗时很多,而且当遇到散列冲突时,性能不稳定,尽管二叉查找树的性能不稳定,但是在工程中,我们最常用的平衡二叉查找树的性能非常稳定,时间复杂度稳定在 O(logn)。

第三,笼统地来说,尽管散列表的查找等操作的时间复杂度是常量级的,但因为哈希冲突的存在,这个常量不一定比 logn 小,所以实际的查找速度可能不一定比 O(logn) 快。加上哈希函数的耗时,也不一定就比平衡二叉查找树的效率高。

第四,散列表的构造比二叉查找树要复杂,需要考虑的东西很多。比如散列函数的设计、冲突解决办法、扩容、缩容等。平衡二叉查找树只需要考虑平衡性这一个问题,而且这个问题的解决方案比较成熟、固定。最后,为了避免过多的散列冲突,散列表装载因子不能太大,特别是基于开放寻址法解决冲突的散列表,不然会浪费一定的存储空间。

如何通过编程,求出一棵给定二叉树的确切高度呢? Leetcode 104 leetcode 450

递归法,根节点高度=max(左子树高度,右子树高度)+1 第二种可以采用层次遍历的方式,每一层记录都记录下当前队列的长度,这个是队尾,每一层队头从0开始。然后每遍历一个元素,队头下标+1。直到队头下标等于队尾下标。这个时候表示当前层遍历完成。每一层刚开始遍历的时候,树的高度+1。最后队列为空,就能得到树的高度。