บทนำ
AVL tree เป็น self-balancing Binary Search Tree ที่ความแตกต่างของความสูงระหว่าง left และ right subtrees ไม่เกิน 1 สำหรับทุกโหนด
นี่คือโปรแกรม C++ ใช้ Self-Balancing Binary Search Tree
คำอธิบายคลาส
Begin class avl_tree ประกาศฟังก์ชัน:
balance() = ทำให้ต้นไม้สมดุลด้วย balance factor คำนวณ diff ใน bal_factor
ถ้า bal_factor > 1 ทำให้ left subtree สมดุล
ถ้า bal_factor < -1 ทำให้ right subtree สมดุล
insert() = แทรกข้อมูลในต้นไม้:
ถ้าต้นไม้ว่าง ใส่ data เป็น root
ถ้าต้นไม้ไม่ว่าง และ data > root ใส่เป็น left child
มิฉะนั้น ใส่เป็น right child
End.
ตัวอย่างโค้ด C++
#include <iostream>
#include <cstdio>
#include <sstream>
#include <algorithm>
#define pow2(n) (1 << (n))
using namespace std;
struct avl {
int d;
struct avl *l;
struct avl *r;
} *root;
class avl_tree {
public:
int height(avl *);
int difference(avl *);
avl * rr_rotat(avl *);
avl * ll_rotat(avl *);
avl * lr_rotat(avl*);
avl * rl_rotat(avl *);
avl * balance(avl *);
avl * insert(avl *, int);
void show(avl *, int);
void inorder(avl *);
void preorder(avl *);
void postorder(avl*);
avl_tree() { root = NULL; }
};
int avl_tree::height(avl *t) {
int h = 0;
if (t != NULL) {
int l_height = height(t->l);
int r_height = height(t->r);
int max_height = max(l_height, r_height);
h = max_height + 1;
}
return h;
}
int avl_tree::difference(avl *t) {
int l_height = height(t->l);
int r_height = height(t->r);
int b_factor = l_height - r_height;
return b_factor;
}
avl *avl_tree::rr_rotat(avl *parent) {
avl *t = parent->r;
parent->r = t->l;
t->l = parent;
cout << "Right-Right Rotation";
return t;
}
avl *avl_tree::ll_rotat(avl *parent) {
avl *t = parent->l;
parent->l = t->r;
t->r = parent;
cout << "Left-Left Rotation";
return t;
}
avl *avl_tree::lr_rotat(avl *parent) {
avl *t = parent->l;
parent->l = rr_rotat(t);
cout << "Left-Right Rotation";
return ll_rotat(parent);
}
avl *avl_tree::rl_rotat(avl *parent) {
avl *t = parent->r;
parent->r = ll_rotat(t);
cout << "Right-Left Rotation";
return rr_rotat(parent);
}
avl *avl_tree::balance(avl *t) {
int bal_factor = difference(t);
if (bal_factor > 1) {
if (difference(t->l) > 0)
t = ll_rotat(t);
else
t = lr_rotat(t);
} else if (bal_factor < -1) {
if (difference(t->r) > 0)
t = rl_rotat(t);
else
t = rr_rotat(t);
}
return t;
}
avl *avl_tree::insert(avl *r, int v) {
if (r == NULL) {
r = new avl;
r->d = v;
r->l = NULL;
r->r = NULL;
return r;
} else if (v < r->d) {
r->l = insert(r->l, v);
r = balance(r);
} else if (v >= r->d) {
r->r = insert(r->r, v);
r = balance(r);
}
return r;
}
void avl_tree::show(avl *p, int l) {
int i;
if (p != NULL) {
show(p->r, l + 1);
cout << " ";
if (p == root) cout << "Root -> ";
for (i = 0; i < l && p != root; i++) cout << " ";
cout << p->d;
show(p->l, l + 1);
}
}
void avl_tree::inorder(avl *t) {
if (t == NULL) return;
inorder(t->l);
cout << t->d << " ";
inorder(t->r);
}
void avl_tree::preorder(avl *t) {
if (t == NULL) return;
cout << t->d << " ";
preorder(t->l);
preorder(t->r);
}
void avl_tree::postorder(avl *t) {
if (t == NULL) return;
postorder(t->l);
postorder(t->r);
cout << t->d << " ";
}
int main() {
int c, i;
avl_tree avl;
while (1) {
cout << "1.Insert Element into the tree" << endl;
cout << "2.show Balanced AVL Tree" << endl;
cout << "3.InOrder traversal" << endl;
cout << "4.PreOrder traversal" << endl;
cout << "5.PostOrder traversal" << endl;
cout << "6.Exit" << endl;
cout << "Enter your Choice: ";
cin >> c;
switch (c) {
case 1:
cout << "Enter value to be inserted: ";
cin >> i;
root = avl.insert(root, i);
break;
case 2:
if (root == NULL) {
cout << "Tree is Empty" << endl;
continue;
}
cout << "Balanced AVL Tree:" << endl;
avl.show(root, 1);
cout << endl;
break;
case 3:
cout << "Inorder Traversal:" << endl;
avl.inorder(root);
cout << endl;
break;
case 4:
cout << "Preorder Traversal:" << endl;
avl.preorder(root);
cout << endl;
break;
case 5:
cout << "Postorder Traversal:" << endl;
avl.postorder(root);
cout << endl;
break;
case 6:
exit(1);
default:
cout << "Wrong Choice" << endl;
}
}
return 0;
}
ผลลัพธ์ตัวอย่าง
1.Insert Element into the tree 2.show Balanced AVL Tree 3.InOrder traversal 4.PreOrder traversal 5.PostOrder traversal 6.Exit Enter your Choice: 1 Enter value to be inserted: 13 ... (ตัวอย่างการทำงานต่อไป รวมถึงการหมุน Left-Left, Right-Right)