AVl树是带有平衡条件的二叉查找树,和红黑树相比,它是严格的平衡二叉树,
平衡条件必须满足(所有节点的左右子树高度差不超过1),
不管我们是执行插入还是删除操作,只要不满足上面的条件,就要通过旋转来保持平衡,而旋转式非常耗时的

使用场景

AVl树适合用于插入删除次数比较少,单查找多的情况
也在windows进程地址空间管理中得到了使用
旋转的目的式为了降低树的高度,使其平衡

特点

AVL树是一棵二叉搜索树
AVL树的左右子节点也是AVL树
AVL树拥有二叉搜索树的所有基本特点
没个节点的左右子节点的高度之差的绝对值最多为1,即平衡因子范围为(-1,1)
平衡因子:
某节点的左子树于右子树的高度差,即为该节点的平衡因子,平衡二叉树的平衡因子不会大于一,只能取0或者1
最小失衡子树:
在新插入的节点向上寻找,以第一个平衡因子的绝对值超过1的节点为根的子树,称为最小不平衡子树,
也就是说,一棵失衡的树,是由可能有很多棵子树同时失衡的,而这个时候我们只要调整最小的不平衡子树,就能够将不平衡的树,调整为平衡的树

旋转

平衡二叉树的失衡调整主要是通过旋转最小失衡子树来实现的,根据旋转的方向有两种处理方式,左旋跟右旋
旋转的目的是减少高度,通过降低整棵树的高度来平衡,哪边的树搞,就把那边的树向上旋转

左旋:

当失衡节点的右子树高于左子树的时候,需要对节点进行左旋操作(将左子树下沉)
image.pngAVL树 - 图2
1.节点的右孩子替代此节点的位置
2.右孩子的左子树变成该节点的右子树,
3.节点本身变为右孩子的左子树

右旋:

当失衡节点的左子树高于右子树的时候,需要对节点进行右旋操作(将右子树下沉)
image.pngAVL树 - 图4
1.节点的左孩子替代此节点的位置
2.左孩子的右子树变成该节点的左子树,
3.节点本身变为左孩子的右子树

添加方式

添加就是将添加节点先添加树的底部,叶子节点,判断平衡,不平衡的通过旋转操作使得AVL树保持平衡,分四种情况
A的左孩子的左子树插入节点(LL)
平衡方法:右旋
image.pngimage.png
A的右孩子的右子树插入节点(RR)
平衡方法:左旋
image.pngimage.png
A的左孩子的右子树插入节点(LR)
平衡方法:
对失衡节点的左子树进行左旋
对失衡节点进行右旋
image.png
image.pngimage.png
A的右孩子的左子树插入节点(RL)
平衡方法:
对失衡节点的右子树进行右旋
对失衡节点进行左旋
image.png
image.pngimage.png
总结
| 插入方式 | 描述 | 旋转方式 |
| LL| 在 A 的左子树,根节点的左子树上插入节点而破坏平衡 | 右旋转 |
| RR | 在 A 的右子树,根节点的右子树上插入节点而破坏平衡 | 左旋转 |
| LR | 在A的左子树,根节点的右子树上插入节点而破坏平衡 | 先左旋后右旋 | (左子树左旋,根节点右旋)
| RL | 在 A 的右子树,根节点的左子树上插入节点而破坏平衡 | 先右旋后左旋 |(右子树右旋,根节点左旋)

删除方式

删除情况比较麻烦,先分为删除叶子节点,跟非叶子节点,每种各自分了几种情况,不过,删除非叶子节点最终都会通过置换,变成删除叶子节点,
删除叶子节点:
1.删除叶子节点后,不影响平衡,直接删除
image.png
2.删除叶子节点后,影响平衡
将不平衡子树进行旋转处理,需要判断是左旋还是右旋
AVL树 - 图16
删除非叶子节点:
这个需要先知道什么是前驱节点跟后驱节点
前驱节点:在中序遍历中,一个节点的前驱结点,先找到该节点的左孩子节点,再找左孩子节点的最后一个右孩子节点。向左走一步,然后向右走到头。最后一个右孩子节点即为前驱节点
后驱节点:在中序遍历中,一个节点的后继结点,先找到该节点的右孩子节点,再找右孩子节点的最后一个左孩子节点。向右走一步,然后向左走到头。最后一个左孩子节点即为前驱节点
1.删除非叶子节点,该节点只有左孩子
操作:该节点的值替换为左孩子节点的值,然后删除左孩子节点(执行删除叶子节点的操作)
AVL树 - 图17
2.删除非叶子节点,该节点只有右孩子
操作:该节点的值替换为右孩子节点的值,然后删除右孩子节点(执行删除叶子节点的操作)
AVL树 - 图18
3.删除非叶子节点,该节点既有左孩子,又有右孩子
操作:
该节点的值替换为该节点的前驱节点(或者后继节点),
然后删除前驱节点(或者后继节点),此刻就变成了删除只有一个节点或者而样子节点的操作了
执行删除叶子节点或者只有一个节点的操作
AVL树 - 图19
AVL树 - 图20
总结
| 描述 | 旋转方式 |
| 删除叶子结点 | 直接删除,判断平衡,旋转操作,然后依次向上调整为AVL树 |
| 删除非叶子节点,该节点只有左孩子 | 该节点的值替换为左孩子节点的值,然后删除左孩子节点|
| 删除非叶子节点,该节点只有右孩子 | 该节点的值替换为右孩子节点的值,然后删除右孩子节点|
| 删除非叶子节点,该节点既有左孩子,又有右孩子 | 该节点的值替换为该节点的前驱节点(或者后继节点),然后删除前驱节点(或者后继节点) |