第十四周项目5—平衡二叉树 包括二叉树的删除和插入
来源：互联网 发布：C语言荷兰国旗问题 编辑：程序博客网 时间：2024/05/19 09:49
//头文件 #ifndef GRAPH_H_INCLUDED #define GRAPH_H_INCLUDED #define MAXV 100 //最大顶点个数 #define INF 32767 //INF表示∞ typedef int InfoType; //以下定义邻接矩阵类型 typedef struct { int no; //顶点编号 InfoType info; //顶点其他信息，在此存放带权图权值 } VertexType; //顶点类型 typedef struct //图的定义 { int edges[MAXV][MAXV]; //邻接矩阵 int n,e; //顶点数，弧数 VertexType vexs[MAXV]; //存放顶点信息 } MGraph; //图的邻接矩阵类型 //以下定义邻接表类型 typedef struct ANode //弧的结点结构类型 { int adjvex; //该弧的终点位置 struct ANode *nextarc; //指向下一条弧的指针 InfoType info; //该弧的相关信息,这里用于存放权值 } ArcNode; typedef int Vertex; typedef struct Vnode //邻接表头结点的类型 { Vertex data; //顶点信息 int count; //存放顶点入度,只在拓扑排序中用 ArcNode *firstarc; //指向第一条弧 } VNode; typedef VNode AdjList[MAXV]; //AdjList是邻接表类型 typedef struct { AdjList adjlist; //邻接表 int n,e; //图中顶点数n和边数e } ALGraph; //图的邻接表类型 //功能：由一个反映图中顶点邻接关系的二维数组，构造出用邻接矩阵存储的图 //参数：Arr - 数组名，由于形式参数为二维数组时必须给出每行的元素个数，在此将参数Arr声明为一维数组名（指向int的指针） // n - 矩阵的阶数 // g - 要构造出来的邻接矩阵数据结构 void ArrayToMat(int *Arr, int n, MGraph &g); //用普通数组构造图的邻接矩阵 void ArrayToList(int *Arr, int n, ALGraph *&); //用普通数组构造图的邻接表 void MatToList(MGraph g,ALGraph *&G);//将邻接矩阵g转换成邻接表G void ListToMat(ALGraph *G,MGraph &g);//将邻接表G转换成邻接矩阵g void DispMat(MGraph g);//输出邻接矩阵g void DispAdj(ALGraph *G);//输出邻接表G #endif // GRAPH_H_INCLUDED #include <stdio.h> #include <malloc.h> //功能：由一个反映图中顶点邻接关系的二维数组，构造出用邻接矩阵存储的图 //参数：Arr - 数组名，由于形式参数为二维数组时必须给出每行的元素个数，在此将参数Arr声明为一维数组名（指向int的指针） // n - 矩阵的阶数 // g - 要构造出来的邻接矩阵数据结构 void ArrayToMat(int *Arr, int n, MGraph &g) { int i,j,count=0; //count用于统计边数，即矩阵中非0元素个数 g.n=n; for (i=0; i<g.n; i++) for (j=0; j<g.n; j++) { g.edges[i][j]=Arr[i*n+j]; //将Arr看作n×n的二维数组，Arr[i*n+j]即是Arr[i][j]，计算存储位置的功夫在此应用 if(g.edges[i][j]!=0 && g.edges[i][j]!=INF) count++; } g.e=count; } void ArrayToList(int *Arr, int n, ALGraph *&G) { int i,j,count=0; //count用于统计边数，即矩阵中非0元素个数 ArcNode *p; G=(ALGraph *)malloc(sizeof(ALGraph)); G->n=n; for (i=0; i<n; i++) //给邻接表中所有头节点的指针域置初值 G->adjlist[i].firstarc=NULL; for (i=0; i<n; i++) //检查邻接矩阵中每个元素 for (j=n-1; j>=0; j--) if (Arr[i*n+j]!=0) //存在一条边，将Arr看作n×n的二维数组，Arr[i*n+j]即是Arr[i][j] { p=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode)); //创建一个节点*p p->adjvex=j; p->info=Arr[i*n+j]; p->nextarc=G->adjlist[i].firstarc; //采用头插法插入*p G->adjlist[i].firstarc=p; } G->e=count; } void MatToList(MGraph g, ALGraph *&G) //将邻接矩阵g转换成邻接表G { int i,j; ArcNode *p; G=(ALGraph *)malloc(sizeof(ALGraph)); for (i=0; i<g.n; i++) //给邻接表中所有头节点的指针域置初值 G->adjlist[i].firstarc=NULL; for (i=0; i<g.n; i++) //检查邻接矩阵中每个元素 for (j=g.n-1; j>=0; j--) if (g.edges[i][j]!=0) //存在一条边 { p=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode)); //创建一个节点*p p->adjvex=j; p->info=g.edges[i][j]; p->nextarc=G->adjlist[i].firstarc; //采用头插法插入*p G->adjlist[i].firstarc=p; } G->n=g.n; G->e=g.e; } void ListToMat(ALGraph *G,MGraph &g) //将邻接表G转换成邻接矩阵g { int i,j; ArcNode *p; g.n=G->n; //根据一楼同学“举报”改的。g.n未赋值，下面的初始化不起作用 g.e=G->e; for (i=0; i<g.n; i++) //先初始化邻接矩阵 for (j=0; j<g.n; j++) g.edges[i][j]=0; for (i=0; i<G->n; i++) //根据邻接表，为邻接矩阵赋值 { p=G->adjlist[i].firstarc; while (p!=NULL) { g.edges[i][p->adjvex]=p->info; p=p->nextarc; } } } void DispMat(MGraph g) //输出邻接矩阵g { int i,j; for (i=0; i<g.n; i++) { for (j=0; j<g.n; j++) if (g.edges[i][j]==INF) printf("%3s","∞"); else printf("%3d",g.edges[i][j]); printf("\n"); } } void DispAdj(ALGraph *G) //输出邻接表G { int i; ArcNode *p; for (i=0; i<G->n; i++) { p=G->adjlist[i].firstarc; printf("%3d: ",i); while (p!=NULL) { printf("-->%d/%d ",p->adjvex,p->info); p=p->nextarc; } printf("\n"); } } #include <stdio.h> #include <malloc.h> typedef int KeyType; //定义关键字类型 typedef struct node //记录类型 { KeyType key; //关键字项 int bf; //平衡因子 InfoType data; //其他数据域 struct node *lchild,*rchild; //左右孩子指针 } BSTNode; void LeftProcess(BSTNode *&p,int &taller) //对以指针p所指结点为根的二叉树作左平衡旋转处理,本算法结束时,指针p指向新的根结点 { BSTNode *p1,*p2; if (p->bf==0) //原本左、右子树等高,现因左子树增高而使树增高 { p->bf=1; taller=1; } else if (p->bf==-1) //原本右子树比左子树高,现左、右子树等高 { p->bf=0; taller=0; } else //原本左子树比右子树高,需作左子树的平衡处理 { p1=p->lchild; //p指向*p的左子树根结点 if (p1->bf==1) //新结点插入在*b的左孩子的左子树上,要作LL调整 { p->lchild=p1->rchild; p1->rchild=p; p->bf=p1->bf=0; p=p1; } else if (p1->bf==-1) //新结点插入在*b的左孩子的右子树上,要作LR调整 { p2=p1->rchild; p1->rchild=p2->lchild; p2->lchild=p1; p->lchild=p2->rchild; p2->rchild=p; if (p2->bf==0) //新结点插在*p2处作为叶子结点的情况 p->bf=p1->bf=0; else if (p2->bf==1) //新结点插在*p2的左子树上的情况 { p1->bf=0; p->bf=-1; } else //新结点插在*p2的右子树上的情况 { p1->bf=1; p->bf=0; } p=p2; p->bf=0; //仍将p指向新的根结点,并置其bf值为0 } taller=0; } } void RightProcess(BSTNode *&p,int &taller) //对以指针p所指结点为根的二叉树作右平衡旋转处理,本算法结束时,指针p指向新的根结点 { BSTNode *p1,*p2; if (p->bf==0) //原本左、右子树等高,现因右子树增高而使树增高 { p->bf=-1; taller=1; } else if (p->bf==1) //原本左子树比右子树高,现左、右子树等高 { p->bf=0; taller=0; } else //原本右子树比左子树高,需作右子树的平衡处理 { p1=p->rchild; //p指向*p的右子树根结点 if (p1->bf==-1) //新结点插入在*b的右孩子的右子树上,要作RR调整 { p->rchild=p1->lchild; p1->lchild=p; p->bf=p1->bf=0; p=p1; } else if (p1->bf==1) //新结点插入在*p的右孩子的左子树上,要作RL调整 { p2=p1->lchild; p1->lchild=p2->rchild; p2->rchild=p1; p->rchild=p2->lchild; p2->lchild=p; if (p2->bf==0) //新结点插在*p2处作为叶子结点的情况 p->bf=p1->bf=0; else if (p2->bf==-1) //新结点插在*p2的右子树上的情况 { p1->bf=0; p->bf=1; } else //新结点插在*p2的左子树上的情况 { p1->bf=-1; p->bf=0; } p=p2; p->bf=0; //仍将p指向新的根结点,并置其bf值为0 } taller=0; } } int InsertAVL(BSTNode *&b,KeyType e,int &taller) /*若在平衡的二叉排序树b中不存在和e有相同关键字的结点,则插入一个 数据元素为e的新结点,并返回1,否则返回0。若因插入而使二叉排序树 失去平衡,则作平衡旋转处理,布尔变量taller反映b长高与否*/ { if(b==NULL) //原为空树,插入新结点,树“长高”,置taller为1 { b=(BSTNode *)malloc(sizeof(BSTNode)); b->key=e; b->lchild=b->rchild=NULL; b->bf=0; taller=1; } else { if (e==b->key) //树中已存在和e有相同关键字的结点则不再插入 { taller=0; return 0; } if (e<b->key) //应继续在*b的左子树中进行搜索 { if ((InsertAVL(b->lchild,e,taller))==0) //未插入 return 0; if (taller==1) //已插入到*b的左子树中且左子树“长高” LeftProcess(b,taller); } else //应继续在*b的右子树中进行搜索 { if ((InsertAVL(b->rchild,e,taller))==0) //未插入 return 0; if (taller==1) //已插入到b的右子树且右子树“长高” RightProcess(b,taller); } } return 1; } void DispBSTree(BSTNode *b) //以括号表示法输出AVL { if (b!=NULL) { printf("%d",b->key); if (b->lchild!=NULL || b->rchild!=NULL) { printf("("); DispBSTree(b->lchild); if (b->rchild!=NULL) printf(","); DispBSTree(b->rchild); printf(")"); } } } void LeftProcess1(BSTNode *&p,int &taller) //在删除结点时进行左处理 { BSTNode *p1,*p2; if (p->bf==1) { p->bf=0; taller=1; } else if (p->bf==0) { p->bf=-1; taller=0; } else //p->bf=-1 { p1=p->rchild; if (p1->bf==0) //需作RR调整 { p->rchild=p1->lchild; p1->lchild=p; p1->bf=1; p->bf=-1; p=p1; taller=0; } else if (p1->bf==-1) //需作RR调整 { p->rchild=p1->lchild; p1->lchild=p; p->bf=p1->bf=0; p=p1; taller=1; } else //需作RL调整 { p2=p1->lchild; p1->lchild=p2->rchild; p2->rchild=p1; p->rchild=p2->lchild; p2->lchild=p; if (p2->bf==0) { p->bf=0; p1->bf=0; } else if (p2->bf==-1) { p->bf=1; p1->bf=0; } else { p->bf=0; p1->bf=-1; } p2->bf=0; p=p2; taller=1; } } } void RightProcess1(BSTNode *&p,int &taller) //在删除结点时进行右处理 { BSTNode *p1,*p2; if (p->bf==-1) { p->bf=0; taller=-1; } else if (p->bf==0) { p->bf=1; taller=0; } else //p->bf=1 { p1=p->lchild; if (p1->bf==0) //需作LL调整 { p->lchild=p1->rchild; p1->rchild=p; p1->bf=-1; p->bf=1; p=p1; taller=0; } else if (p1->bf==1) //需作LL调整 { p->lchild=p1->rchild; p1->rchild=p; p->bf=p1->bf=0; p=p1; taller=1; } else //需作LR调整 { p2=p1->rchild; p1->rchild=p2->lchild; p2->lchild=p1; p->lchild=p2->rchild; p2->rchild=p; if (p2->bf==0) { p->bf=0; p1->bf=0; } else if (p2->bf==1) { p->bf=-1; p1->bf=0; } else { p->bf=0; p1->bf=1; } p2->bf=0; p=p2; taller=1; } } } void Delete2(BSTNode *q,BSTNode *&r,int &taller) //由DeleteAVL()调用,用于处理被删结点左右子树均不空的情况 { if (r->rchild==NULL) { q->key=r->key; q=r; r=r->lchild; free(q); taller=1; } else { Delete2(q,r->rchild,taller); if (taller==1) RightProcess1(r,taller); } } int DeleteAVL(BSTNode *&p,KeyType x,int &taller) //在AVL树p中删除关键字为x的结点 { int k; BSTNode *q; if (p==NULL) return 0; else if (x<p->key) { k=DeleteAVL(p->lchild,x,taller); if (taller==1) LeftProcess1(p,taller); return k; } else if (x>p->key) { k=DeleteAVL(p->rchild,x,taller); if (taller==1) RightProcess1(p,taller); return k; } else //找到了关键字为x的结点,由p指向它 { q=p; if (p->rchild==NULL) //被删结点右子树为空 { p=p->lchild; free(q); taller=1; } else if (p->lchild==NULL) //被删结点左子树为空 { p=p->rchild; free(q); taller=1; } else //被删结点左右子树均不空 { Delete2(q,q->lchild,taller); if (taller==1) LeftProcess1(q,taller); p=q; } return 1; } } int main() { BSTNode *b=NULL; int i,j,k; KeyType a[]= {16,3,7,11,9,26,18,14,15},n=9; //例10.5 printf(" 创建一棵AVL树:\n"); for(i=0; i<n; i++) { printf(" 第%d步,插入%d元素:",i+1,a[i]); InsertAVL(b,a[i],j); DispBSTree(b); printf("\n"); } printf(" AVL:"); DispBSTree(b); printf("\n"); printf(" 删除结点:\n"); //例10.6 k=11; printf(" 删除结点%d:",k); DeleteAVL(b,k,j); printf(" AVL:"); DispBSTree(b); printf("\n"); k=9; printf(" 删除结点%d:",k); DeleteAVL(b,k,j); printf(" AVL:"); DispBSTree(b); printf("\n"); k=15; printf(" 删除结点%d:",k); DeleteAVL(b,k,j); printf(" AVL:"); DispBSTree(b); printf("\n\n"); return 0; } //源文件 #ifndef GRAPH_H_INCLUDED #define GRAPH_H_INCLUDED #define MAXV 100 //最大顶点个数 #define INF 32767 //INF表示∞ typedef int InfoType; //以下定义邻接矩阵类型 typedef struct { int no; //顶点编号 InfoType info; //顶点其他信息，在此存放带权图权值 } VertexType; //顶点类型 typedef struct //图的定义 { int edges[MAXV][MAXV]; //邻接矩阵 int n,e; //顶点数，弧数 VertexType vexs[MAXV]; //存放顶点信息 } MGraph; //图的邻接矩阵类型 //以下定义邻接表类型 typedef struct ANode //弧的结点结构类型 { int adjvex; //该弧的终点位置 struct ANode *nextarc; //指向下一条弧的指针 InfoType info; //该弧的相关信息,这里用于存放权值 } ArcNode; typedef int Vertex; typedef struct Vnode //邻接表头结点的类型 { Vertex data; //顶点信息 int count; //存放顶点入度,只在拓扑排序中用 ArcNode *firstarc; //指向第一条弧 } VNode; typedef VNode AdjList[MAXV]; //AdjList是邻接表类型 typedef struct { AdjList adjlist; //邻接表 int n,e; //图中顶点数n和边数e } ALGraph; //图的邻接表类型 //功能：由一个反映图中顶点邻接关系的二维数组，构造出用邻接矩阵存储的图 //参数：Arr - 数组名，由于形式参数为二维数组时必须给出每行的元素个数，在此将参数Arr声明为一维数组名（指向int的指针） // n - 矩阵的阶数 // g - 要构造出来的邻接矩阵数据结构 void ArrayToMat(int *Arr, int n, MGraph &g); //用普通数组构造图的邻接矩阵 void ArrayToList(int *Arr, int n, ALGraph *&); //用普通数组构造图的邻接表 void MatToList(MGraph g,ALGraph *&G);//将邻接矩阵g转换成邻接表G void ListToMat(ALGraph *G,MGraph &g);//将邻接表G转换成邻接矩阵g void DispMat(MGraph g);//输出邻接矩阵g void DispAdj(ALGraph *G);//输出邻接表G #endif // GRAPH_H_INCLUDED #include <stdio.h> #include <malloc.h> //功能：由一个反映图中顶点邻接关系的二维数组，构造出用邻接矩阵存储的图 //参数：Arr - 数组名，由于形式参数为二维数组时必须给出每行的元素个数，在此将参数Arr声明为一维数组名（指向int的指针） // n - 矩阵的阶数 // g - 要构造出来的邻接矩阵数据结构 void ArrayToMat(int *Arr, int n, MGraph &g) { int i,j,count=0; //count用于统计边数，即矩阵中非0元素个数 g.n=n; for (i=0; i<g.n; i++) for (j=0; j<g.n; j++) { g.edges[i][j]=Arr[i*n+j]; //将Arr看作n×n的二维数组，Arr[i*n+j]即是Arr[i][j]，计算存储位置的功夫在此应用 if(g.edges[i][j]!=0 && g.edges[i][j]!=INF) count++; } g.e=count; } void ArrayToList(int *Arr, int n, ALGraph *&G) { int i,j,count=0; //count用于统计边数，即矩阵中非0元素个数 ArcNode *p; G=(ALGraph *)malloc(sizeof(ALGraph)); G->n=n; for (i=0; i<n; i++) //给邻接表中所有头节点的指针域置初值 G->adjlist[i].firstarc=NULL; for (i=0; i<n; i++) //检查邻接矩阵中每个元素 for (j=n-1; j>=0; j--) if (Arr[i*n+j]!=0) //存在一条边，将Arr看作n×n的二维数组，Arr[i*n+j]即是Arr[i][j] { p=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode)); //创建一个节点*p p->adjvex=j; p->info=Arr[i*n+j]; p->nextarc=G->adjlist[i].firstarc; //采用头插法插入*p G->adjlist[i].firstarc=p; } G->e=count; } void MatToList(MGraph g, ALGraph *&G) //将邻接矩阵g转换成邻接表G { int i,j; ArcNode *p; G=(ALGraph *)malloc(sizeof(ALGraph)); for (i=0; i<g.n; i++) //给邻接表中所有头节点的指针域置初值 G->adjlist[i].firstarc=NULL; for (i=0; i<g.n; i++) //检查邻接矩阵中每个元素 for (j=g.n-1; j>=0; j--) if (g.edges[i][j]!=0) //存在一条边 { p=(ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode)); //创建一个节点*p p->adjvex=j; p->info=g.edges[i][j]; p->nextarc=G->adjlist[i].firstarc; //采用头插法插入*p G->adjlist[i].firstarc=p; } G->n=g.n; G->e=g.e; } void ListToMat(ALGraph *G,MGraph &g) //将邻接表G转换成邻接矩阵g { int i,j; ArcNode *p; g.n=G->n; //根据一楼同学“举报”改的。g.n未赋值，下面的初始化不起作用 g.e=G->e; for (i=0; i<g.n; i++) //先初始化邻接矩阵 for (j=0; j<g.n; j++) g.edges[i][j]=0; for (i=0; i<G->n; i++) //根据邻接表，为邻接矩阵赋值 { p=G->adjlist[i].firstarc; while (p!=NULL) { g.edges[i][p->adjvex]=p->info; p=p->nextarc; } } } void DispMat(MGraph g) //输出邻接矩阵g { int i,j; for (i=0; i<g.n; i++) { for (j=0; j<g.n; j++) if (g.edges[i][j]==INF) printf("%3s","∞"); else printf("%3d",g.edges[i][j]); printf("\n"); } } void DispAdj(ALGraph *G) //输出邻接表G { int i; ArcNode *p; for (i=0; i<G->n; i++) { p=G->adjlist[i].firstarc; printf("%3d: ",i); while (p!=NULL) { printf("-->%d/%d ",p->adjvex,p->info); p=p->nextarc; } printf("\n"); } } #include <stdio.h> #include <malloc.h> typedef int KeyType; //定义关键字类型 typedef struct node //记录类型 { KeyType key; //关键字项 int bf; //平衡因子 InfoType data; //其他数据域 struct node *lchild,*rchild; //左右孩子指针 } BSTNode; void LeftProcess(BSTNode *&p,int &taller) //对以指针p所指结点为根的二叉树作左平衡旋转处理,本算法结束时,指针p指向新的根结点 { BSTNode *p1,*p2; if (p->bf==0) //原本左、右子树等高,现因左子树增高而使树增高 { p->bf=1; taller=1; } else if (p->bf==-1) //原本右子树比左子树高,现左、右子树等高 { p->bf=0; taller=0; } else //原本左子树比右子树高,需作左子树的平衡处理 { p1=p->lchild; //p指向*p的左子树根结点 if (p1->bf==1) //新结点插入在*b的左孩子的左子树上,要作LL调整 { p->lchild=p1->rchild; p1->rchild=p; p->bf=p1->bf=0; p=p1; } else if (p1->bf==-1) //新结点插入在*b的左孩子的右子树上,要作LR调整 { p2=p1->rchild; p1->rchild=p2->lchild; p2->lchild=p1; p->lchild=p2->rchild; p2->rchild=p; if (p2->bf==0) //新结点插在*p2处作为叶子结点的情况 p->bf=p1->bf=0; else if (p2->bf==1) //新结点插在*p2的左子树上的情况 { p1->bf=0; p->bf=-1; } else //新结点插在*p2的右子树上的情况 { p1->bf=1; p->bf=0; } p=p2; p->bf=0; //仍将p指向新的根结点,并置其bf值为0 } taller=0; } } void RightProcess(BSTNode *&p,int &taller) //对以指针p所指结点为根的二叉树作右平衡旋转处理,本算法结束时,指针p指向新的根结点 { BSTNode *p1,*p2; if (p->bf==0) //原本左、右子树等高,现因右子树增高而使树增高 { p->bf=-1; taller=1; } else if (p->bf==1) //原本左子树比右子树高,现左、右子树等高 { p->bf=0; taller=0; } else //原本右子树比左子树高,需作右子树的平衡处理 { p1=p->rchild; //p指向*p的右子树根结点 if (p1->bf==-1) //新结点插入在*b的右孩子的右子树上,要作RR调整 { p->rchild=p1->lchild; p1->lchild=p; p->bf=p1->bf=0; p=p1; } else if (p1->bf==1) //新结点插入在*p的右孩子的左子树上,要作RL调整 { p2=p1->lchild; p1->lchild=p2->rchild; p2->rchild=p1; p->rchild=p2->lchild; p2->lchild=p; if (p2->bf==0) //新结点插在*p2处作为叶子结点的情况 p->bf=p1->bf=0; else if (p2->bf==-1) //新结点插在*p2的右子树上的情况 { p1->bf=0; p->bf=1; } else //新结点插在*p2的左子树上的情况 { p1->bf=-1; p->bf=0; } p=p2; p->bf=0; //仍将p指向新的根结点,并置其bf值为0 } taller=0; } } int InsertAVL(BSTNode *&b,KeyType e,int &taller) /*若在平衡的二叉排序树b中不存在和e有相同关键字的结点,则插入一个 数据元素为e的新结点,并返回1,否则返回0。若因插入而使二叉排序树 失去平衡,则作平衡旋转处理,布尔变量taller反映b长高与否*/ { if(b==NULL) //原为空树,插入新结点,树“长高”,置taller为1 { b=(BSTNode *)malloc(sizeof(BSTNode)); b->key=e; b->lchild=b->rchild=NULL; b->bf=0; taller=1; } else { if (e==b->key) //树中已存在和e有相同关键字的结点则不再插入 { taller=0; return 0; } if (e<b->key) //应继续在*b的左子树中进行搜索 { if ((InsertAVL(b->lchild,e,taller))==0) //未插入 return 0; if (taller==1) //已插入到*b的左子树中且左子树“长高” LeftProcess(b,taller); } else //应继续在*b的右子树中进行搜索 { if ((InsertAVL(b->rchild,e,taller))==0) //未插入 return 0; if (taller==1) //已插入到b的右子树且右子树“长高” RightProcess(b,taller); } } return 1; } void DispBSTree(BSTNode *b) //以括号表示法输出AVL { if (b!=NULL) { printf("%d",b->key); if (b->lchild!=NULL || b->rchild!=NULL) { printf("("); DispBSTree(b->lchild); if (b->rchild!=NULL) printf(","); DispBSTree(b->rchild); printf(")"); } } } void LeftProcess1(BSTNode *&p,int &taller) //在删除结点时进行左处理 { BSTNode *p1,*p2; if (p->bf==1) { p->bf=0; taller=1; } else if (p->bf==0) { p->bf=-1; taller=0; } else //p->bf=-1 { p1=p->rchild; if (p1->bf==0) //需作RR调整 { p->rchild=p1->lchild; p1->lchild=p; p1->bf=1; p->bf=-1; p=p1; taller=0; } else if (p1->bf==-1) //需作RR调整 { p->rchild=p1->lchild; p1->lchild=p; p->bf=p1->bf=0; p=p1; taller=1; } else //需作RL调整 { p2=p1->lchild; p1->lchild=p2->rchild; p2->rchild=p1; p->rchild=p2->lchild; p2->lchild=p; if (p2->bf==0) { p->bf=0; p1->bf=0; } else if (p2->bf==-1) { p->bf=1; p1->bf=0; } else { p->bf=0; p1->bf=-1; } p2->bf=0; p=p2; taller=1; } } } void RightProcess1(BSTNode *&p,int &taller) //在删除结点时进行右处理 { BSTNode *p1,*p2; if (p->bf==-1) { p->bf=0; taller=-1; } else if (p->bf==0) { p->bf=1; taller=0; } else //p->bf=1 { p1=p->lchild; if (p1->bf==0) //需作LL调整 { p->lchild=p1->rchild; p1->rchild=p; p1->bf=-1; p->bf=1; p=p1; taller=0; } else if (p1->bf==1) //需作LL调整 { p->lchild=p1->rchild; p1->rchild=p; p->bf=p1->bf=0; p=p1; taller=1; } else //需作LR调整 { p2=p1->rchild; p1->rchild=p2->lchild; p2->lchild=p1; p->lchild=p2->rchild; p2->rchild=p; if (p2->bf==0) { p->bf=0; p1->bf=0; } else if (p2->bf==1) { p->bf=-1; p1->bf=0; } else { p->bf=0; p1->bf=1; } p2->bf=0; p=p2; taller=1; } } } void Delete2(BSTNode *q,BSTNode *&r,int &taller) //由DeleteAVL()调用,用于处理被删结点左右子树均不空的情况 { if (r->rchild==NULL) { q->key=r->key; q=r; r=r->lchild; free(q); taller=1; } else { Delete2(q,r->rchild,taller); if (taller==1) RightProcess1(r,taller); } } int DeleteAVL(BSTNode *&p,KeyType x,int &taller) //在AVL树p中删除关键字为x的结点 { int k; BSTNode *q; if (p==NULL) return 0; else if (x<p->key) { k=DeleteAVL(p->lchild,x,taller); if (taller==1) LeftProcess1(p,taller); return k; } else if (x>p->key) { k=DeleteAVL(p->rchild,x,taller); if (taller==1) RightProcess1(p,taller); return k; } else //找到了关键字为x的结点,由p指向它 { q=p; if (p->rchild==NULL) //被删结点右子树为空 { p=p->lchild; free(q); taller=1; } else if (p->lchild==NULL) //被删结点左子树为空 { p=p->rchild; free(q); taller=1; } else //被删结点左右子树均不空 { Delete2(q,q->lchild,taller); if (taller==1) LeftProcess1(q,taller); p=q; } return 1; } } int main() { BSTNode *b=NULL; int i,j,k; KeyType a[]= {16,3,7,11,9,26,18,14,15},n=9; //例10.5 printf(" 创建一棵AVL树:\n"); for(i=0; i<n; i++) { printf(" 第%d步,插入%d元素:",i+1,a[i]); InsertAVL(b,a[i],j); DispBSTree(b); printf("\n"); } printf(" AVL:"); DispBSTree(b); printf("\n"); printf(" 删除结点:\n"); //例10.6 k=11; printf(" 删除结点%d:",k); DeleteAVL(b,k,j); printf(" AVL:"); DispBSTree(b); printf("\n"); k=9; printf(" 删除结点%d:",k); DeleteAVL(b,k,j); printf(" AVL:"); DispBSTree(b); printf("\n"); k=15; printf(" 删除结点%d:",k); DeleteAVL(b,k,j); printf(" AVL:"); DispBSTree(b); printf("\n\n"); return 0; } //主函数 #include <stdio.h> #include <malloc.h> typedef int KeyType; //定义关键字类型 typedef char InfoType; typedef struct node //记录类型 { KeyType key; //关键字项 int bf; //平衡因子 InfoType data; //其他数据域 struct node *lchild,*rchild; //左右孩子指针 } BSTNode; void LeftProcess(BSTNode *&p,int &taller) //对以指针p所指结点为根的二叉树作左平衡旋转处理,本算法结束时,指针p指向新的根结点 { BSTNode *p1,*p2; if (p->bf==0) //原本左、右子树等高,现因左子树增高而使树增高 { p->bf=1; taller=1; } else if (p->bf==-1) //原本右子树比左子树高,现左、右子树等高 { p->bf=0; taller=0; } else //原本左子树比右子树高,需作左子树的平衡处理 { p1=p->lchild; //p指向*p的左子树根结点 if (p1->bf==1) //新结点插入在*b的左孩子的左子树上,要作LL调整 { p->lchild=p1->rchild; p1->rchild=p; p->bf=p1->bf=0; p=p1; } else if (p1->bf==-1) //新结点插入在*b的左孩子的右子树上,要作LR调整 { p2=p1->rchild; p1->rchild=p2->lchild; p2->lchild=p1; p->lchild=p2->rchild; p2->rchild=p; if (p2->bf==0) //新结点插在*p2处作为叶子结点的情况 p->bf=p1->bf=0; else if (p2->bf==1) //新结点插在*p2的左子树上的情况 { p1->bf=0; p->bf=-1; } else //新结点插在*p2的右子树上的情况 { p1->bf=1; p->bf=0; } p=p2; p->bf=0; //仍将p指向新的根结点,并置其bf值为0 } taller=0; } } void RightProcess(BSTNode *&p,int &taller) //对以指针p所指结点为根的二叉树作右平衡旋转处理,本算法结束时,指针p指向新的根结点 { BSTNode *p1,*p2; if (p->bf==0) //原本左、右子树等高,现因右子树增高而使树增高 { p->bf=-1; taller=1; } else if (p->bf==1) //原本左子树比右子树高,现左、右子树等高 { p->bf=0; taller=0; } else //原本右子树比左子树高,需作右子树的平衡处理 { p1=p->rchild; //p指向*p的右子树根结点 if (p1->bf==-1) //新结点插入在*b的右孩子的右子树上,要作RR调整 { p->rchild=p1->lchild; p1->lchild=p; p->bf=p1->bf=0; p=p1; } else if (p1->bf==1) //新结点插入在*p的右孩子的左子树上,要作RL调整 { p2=p1->lchild; p1->lchild=p2->rchild; p2->rchild=p1; p->rchild=p2->lchild; p2->lchild=p; if (p2->bf==0) //新结点插在*p2处作为叶子结点的情况 p->bf=p1->bf=0; else if (p2->bf==-1) //新结点插在*p2的右子树上的情况 { p1->bf=0; p->bf=1; } else //新结点插在*p2的左子树上的情况 { p1->bf=-1; p->bf=0; } p=p2; p->bf=0; //仍将p指向新的根结点,并置其bf值为0 } taller=0; } } int InsertAVL(BSTNode *&b,KeyType e,int &taller) /*若在平衡的二叉排序树b中不存在和e有相同关键字的结点,则插入一个 数据元素为e的新结点,并返回1,否则返回0。若因插入而使二叉排序树 失去平衡,则作平衡旋转处理,布尔变量taller反映b长高与否*/ { if(b==NULL) //原为空树,插入新结点,树“长高”,置taller为1 { b=(BSTNode *)malloc(sizeof(BSTNode)); b->key=e; b->lchild=b->rchild=NULL; b->bf=0; taller=1; } else { if (e==b->key) //树中已存在和e有相同关键字的结点则不再插入 { taller=0; return 0; } if (e<b->key) //应继续在*b的左子树中进行搜索 { if ((InsertAVL(b->lchild,e,taller))==0) //未插入 return 0; if (taller==1) //已插入到*b的左子树中且左子树“长高” LeftProcess(b,taller); } else //应继续在*b的右子树中进行搜索 { if ((InsertAVL(b->rchild,e,taller))==0) //未插入 return 0; if (taller==1) //已插入到b的右子树且右子树“长高” RightProcess(b,taller); } } return 1; } void DispBSTree(BSTNode *b) //以括号表示法输出AVL { if (b!=NULL) { printf("%d",b->key); if (b->lchild!=NULL || b->rchild!=NULL) { printf("("); DispBSTree(b->lchild); if (b->rchild!=NULL) printf(","); DispBSTree(b->rchild); printf(")"); } } } void LeftProcess1(BSTNode *&p,int &taller) //在删除结点时进行左处理 { BSTNode *p1,*p2; if (p->bf==1) { p->bf=0; taller=1; } else if (p->bf==0) { p->bf=-1; taller=0; } else //p->bf=-1 { p1=p->rchild; if (p1->bf==0) //需作RR调整 { p->rchild=p1->lchild; p1->lchild=p; p1->bf=1; p->bf=-1; p=p1; taller=0; } else if (p1->bf==-1) //需作RR调整 { p->rchild=p1->lchild; p1->lchild=p; p->bf=p1->bf=0; p=p1; taller=1; } else //需作RL调整 { p2=p1->lchild; p1->lchild=p2->rchild; p2->rchild=p1; p->rchild=p2->lchild; p2->lchild=p; if (p2->bf==0) { p->bf=0; p1->bf=0; } else if (p2->bf==-1) { p->bf=1; p1->bf=0; } else { p->bf=0; p1->bf=-1; } p2->bf=0; p=p2; taller=1; } } } void RightProcess1(BSTNode *&p,int &taller) //在删除结点时进行右处理 { BSTNode *p1,*p2; if (p->bf==-1) { p->bf=0; taller=-1; } else if (p->bf==0) { p->bf=1; taller=0; } else //p->bf=1 { p1=p->lchild; if (p1->bf==0) //需作LL调整 { p->lchild=p1->rchild; p1->rchild=p; p1->bf=-1; p->bf=1; p=p1; taller=0; } else if (p1->bf==1) //需作LL调整 { p->lchild=p1->rchild; p1->rchild=p; p->bf=p1->bf=0; p=p1; taller=1; } else //需作LR调整 { p2=p1->rchild; p1->rchild=p2->lchild; p2->lchild=p1; p->lchild=p2->rchild; p2->rchild=p; if (p2->bf==0) { p->bf=0; p1->bf=0; } else if (p2->bf==1) { p->bf=-1; p1->bf=0; } else { p->bf=0; p1->bf=1; } p2->bf=0; p=p2; taller=1; } } } void Delete2(BSTNode *q,BSTNode *&r,int &taller) //由DeleteAVL()调用,用于处理被删结点左右子树均不空的情况 { if (r->rchild==NULL) { q->key=r->key; q=r; r=r->lchild; free(q); taller=1; } else { Delete2(q,r->rchild,taller); if (taller==1) RightProcess1(r,taller); } } int DeleteAVL(BSTNode *&p,KeyType x,int &taller) //在AVL树p中删除关键字为x的结点 { int k; BSTNode *q; if (p==NULL) return 0; else if (x<p->key) { k=DeleteAVL(p->lchild,x,taller); if (taller==1) LeftProcess1(p,taller); return k; } else if (x>p->key) { k=DeleteAVL(p->rchild,x,taller); if (taller==1) RightProcess1(p,taller); return k; } else //找到了关键字为x的结点,由p指向它 { q=p; if (p->rchild==NULL) //被删结点右子树为空 { p=p->lchild; free(q); taller=1; } else if (p->lchild==NULL) //被删结点左子树为空 { p=p->rchild; free(q); taller=1; } else //被删结点左右子树均不空 { Delete2(q,q->lchild,taller); if (taller==1) LeftProcess1(q,taller); p=q; } return 1; } } int main() { BSTNode *b=NULL; int i,j,k; KeyType a[]= {16,3,7,11,9,26,18,14,15},n=9; //例10.5 printf(" 创建一棵AVL树:\n"); for(i=0; i<n; i++) { printf(" 第%d步,插入%d元素:",i+1,a[i]); InsertAVL(b,a[i],j); DispBSTree(b); printf("\n"); } printf(" AVL:"); DispBSTree(b); printf("\n"); printf(" 删除结点:\n"); //例10.6 k=11; printf(" 删除结点%d:",k); DeleteAVL(b,k,j); printf(" AVL:"); DispBSTree(b); printf("\n"); k=9; printf(" 删除结点%d:",k); DeleteAVL(b,k,j); printf(" AVL:"); DispBSTree(b); printf("\n"); k=15; printf(" 删除结点%d:",k); DeleteAVL(b,k,j); printf(" AVL:"); DispBSTree(b); printf("\n\n"); return 0; } 运行结果：
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