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北大计算机考研辅导班 北京大学考研辅导班:北大软微计算机考研专业课之数据结构考点

时间:2019-01-14 01:54:16

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北大计算机考研辅导班 北京大学考研辅导班:北大软微计算机考研专业课之数据结构考点

1、平衡二叉树的调整

平衡二叉树的定义:

任意的左右子树高度差的绝对值不超过1,将这样的二叉树称为平衡二叉树,二叉平衡树前提是一个二叉排序树。

平衡二叉树的插入:

二叉平衡树在插入或删除一个结点时,先检查该操作是否导致了树的不平衡,若是,则在该路径上查找最小的不平衡树,调节其平衡。

4种平衡调整如下(结点的数字仅作标记作用):

①LL:右单旋转

②RR:左单旋转

③LR平衡旋转:先左后右

④RL平衡旋转:先右后左

平衡二叉树查找:平衡二叉树查找过程等同于二叉排序树相同,因此平衡二叉树查找长度不超过数的长度,及其平均查找长度为O(log2n)。

2、克鲁斯卡尔算法(Kruskal算法)求最小生成树

克鲁斯卡尔算法,从边的角度求网的最小生成树,时间复杂度为O(eloge)。和普里姆算法恰恰相反,更适合于求边稀疏的网的最小生成树。对于任意一个连通网的最小生成树来说,在要求总的权值最小的情况下,最直接的想法就是将连wh09608通网中的所有边按照权值大小进行升序排序,从小到大依次选择。由于最小生成树本身是一棵生成树,所以需要时刻满足以下两点:

生成树中任意顶点之间有且仅有一条通路,也就是说,生成树中不能存在回路;

对于具有 n 个顶点的连通网,其生成树中只能有 n-1 条边,这 n-1 条边连通着 n 个顶点。

连接 n 个顶点在不产生回路的情况下,只需要 n-1 条边。所以克鲁斯卡尔算法的具体思路是:将所有边按照权值的大小进行升序排序,然后从小到大一一判断,条件为:如果这个wh09608边不会与之前选择的所有边组成回路,就可以作为最小生成树的一部分;反之,舍去。直到具有 n 个顶点的连通网筛选出来 n-1 条边为止。筛选出来的边和所有的顶点构成此连通网的最小生成树。

判断是否会产生回路的方法为:在初始状态下给每个顶点赋予不同的标记,对于遍历过程的每条边,其都有两个顶点,判断这两个顶点的标记是否一致,如果一致,说明它们本身就wh09608处在一棵树中,如果继续连接就会产生回路;如果不一致,说明它们之间还没有任何关系,可以连接。

假设遍历到一条由顶点 A 和 B 构成的边,而顶点 A 和顶点 B 标记不同,此时不仅需要将顶点 A 的标记更新为顶点 B 的标记,还需要更改所有和顶点 A 标记相同的顶点的标记,全部改为顶点 B 的标记。

图 1 连通网

例如,使用克鲁斯卡尔算法找图 1 的最小生成树的过程为:首先,在初始状态下,对各顶wh09608点赋予不同的标记(用颜色区别),如下图所示:

(1)

对所有边按照权值的大小进行排序,按照从小到大的顺序进行判断,首先是(1,3),由于顶点 1 和顶点 3 标记不同,所以可以构成生wh09608成树的一部分,遍历所有顶点,将与顶点 3 标记相同的全部更改为顶点 1 的标记,如(2)所示:

(2)

其次是(4,6)边,两顶点标记不同,所以可以构成生成树的一部分,更新所有顶点的标记为:

(3)

其次是(2,5)边,两顶点标记不同,可以构成生成树的一部分,更新所有顶点的标记为:

(4)

然后最小的是(3,6)边,两者标记不同,可以连接,遍历所有顶点,将与顶点 6 标记相同的所有顶点的标记更改为顶点 1 的标记:

(5)

继续选择权值最小的边,此时会发现,权值为 5 的边有 3 个,其中(1,4)和(3,4)各自两顶点的标记一样,如果连接会产wh09608生回路,所以舍去,而(2,3)标记不一样,可以选择,将所有与顶点 2 标记相同的顶点的标记全部改为同顶点 3 相同的标记:

(6)

当选取的边的数量相比与顶点的数量小 1 时,说明最小生成树已经生成。所以最终采用克鲁斯卡尔算法得到的最小生成树为(6)所示。

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