C++进阶-二叉树进阶(二叉搜索树)

1. 二叉搜索树

1.1 二叉搜索树概念

二叉搜索树又称二叉排序树,它或者是一棵空树,或者是具有以下性质的二叉树:

  • 1.若它的左子树不为空,则左子树上所有节点的值都小于根节点的值
  • 2.若它的右子树不为空,则右子树上所有节点的值都大于根节点的值
  • 3.它的左右子树也分别为二叉搜索树
    在这里插入图片描述

1.2 二叉搜索树操作

在这里插入图片描述

int a[] = {8, 3, 1, 10, 6, 4, 7, 14, 13};
  1. 二叉搜索树的查找
    a、从根开始比较,查找,比根大则往右边走查找,比根小则往左边走查找。
    b、最多查找高度次,走到到空,还没找到,这个值不存在。
  2. 二叉搜索树的插入
    插入的具体过程如下:
    a. 树为空,则直接新增节点,赋值给root指针
    b. 树不空,按二叉搜索树性质查找插入位置,插入新节点
    在这里插入图片描述
// 插入节点
// 返回值是布尔型,来判断是否插入成功
// 满足如果key和节点数据相比,小于走左子树,大于走右子树,等于则不插入,返回false
// 而最后结束的时插入到叶子节点
bool Insert(const K& key)
{
	//判断空树时的情况,直接开辟根节点
	if (_root == nullptr)
	{
		// 开辟对象节点空间
		_root = new Node(key);
		return true;
	}

	// 寻找节点位置,从头结点位置开始寻找
	Node* cur = _root;

	// 记录cur的父亲节点
	Node* parent = nullptr;

	// 从头结点开始寻找插入的适当位置
	// 搜索二叉树的原则是满足如果key和节点数据相比
	// 小于走左子树,大于走右子树,等于则不插入,返回false
	// 结束条件找到叶子节点的左子树或者右子树(nullptr)
	while (cur)
	{
		//每次保留父亲节点,找到并且记录叶子节点
		if (key < cur->_key)
		{
			parent = cur;
			cur = cur->left;
		}
		else if (key > cur->_key)
		{
			parent = cur;
			cur = cur->right;
		}
		else
		{
			return false;
		}
	}

	// 开辟节点空间插入
	cur = new Node(key);

	if (key < parent->_key)
	{
		parent->left = cur;
	}
	else
	{
		parent->right = cur;
	}

	return true;
}
  1. 二叉搜索树的删除
    首先查找元素是否在二叉搜索树中,如果不存在,则返回, 否则要删除的结点可能分下面3种情况
  • 一.删除叶子节点(要删除的节点无孩子节点)
    在这里插入图片描述
  • 二.删除左子树或者右子树为空的节点(要删除的结点只有左孩子结点或者只有右孩子节点)
    在这里插入图片描述
  • 三.删除的节点左右子树都不为空(要删除的节点有左、右孩子节点)
    在这里插入图片描述

首先找到要删除的元素
在这里插入图片描述

//每次保留父亲节点,找到并且记录叶子节点
if (key < cur->_key)
{
				parent = cur;
				cur = cur->left;
}
else if (key > cur->_key)
{
				parent = cur;
				cur = cur->right;
}
else//相等的时候,找到了要删除的位置
{
	...
}

之后,在else的情况中
实质上在删除的时候的情况

  1. 一情况的处理可以与二情况合在一起:
  • cur的左子树为空,如果cur在parent左子树,将cur的右子树给parent的左子树,否则cur在parent的右子树,则将cur的右子树付parent的右子树。
  • cur的右子树为空,如果cur在parent得到左子树,将cur的左子树付给parent的左子树,否则cur在parent的右子树,则将cur的左子树赋给parent的右子树。

else中也要分为要删除节点的左孩子为空或右孩子为空的情况:

  • a.cur的左孩子为空
    (1).其中,也要判断是否是头节点,另外判断
    (2).cur不是头节点的情况
    之后判断cur是parent的哪个孩子
    直接将cur的右孩子变为头节点,相当于删除10
    在这里插入图片描述

根据上面的描述,代码如下

			// 左孩子为空
			if (cur->left == nullptr)
			{
				// 内部也分为两种情况:
				// 1.是头节点
				if (cur == _root)
				{
					// 直接将cur的右孩子当作头节点
					_root = cur->right;
				}
				else
				{
					// 判断cur是parent的哪个孩子
					//cur是parent左孩子
					if (cur == parent->left)
					{
						//cur的右子树赋给parent的左子树
						parent->left = cur->right;
					}
					else// cur是parent右孩子时
					{
						//cur的右子树赋给parent的右子树
						parent->right = cur->right;
					}
				}

				// 删除节点,释放空间
				delete cur;

				}
  • b.cur的左孩子为空的情况与a情况类似
    (1).其中,也要判断是否是头节点,另外判断
    (2).cur不是头节点的情况
    之后判断cur是parent的哪个孩子
// 内部也分为两种情况:
// 1.是头节点
if (cur == _root)
{
				// 直接将cur的左孩子当作头节点
				_root = cur->left;
}
else
{
				// 2.不是头节点
				// 判断cur是parent的哪个孩子
				//cur是parent左孩子
				if (cur == parent->left)
				{
					//cur的右子树赋给parent的左子树
					parent->left = cur->left;
				}
				else// cur是parent右孩子时
				{
					//cur的右子树赋给parent的右子树
					parent->right = cur->left;
				}
}

// 删除节点,释放空间
delete cur;
  • 2.三情况的解决方式:
    删除cur,找一个节点来替换,替换规则:cur的左子树的最大节点,右子树的最小节点,之后交换,直接删除,这种没有问题,在删除头节点会出现问题
    在这里插入图片描述

所以要更改为交换之后,再要判断rightMin也要分为两种情况,rightMin在rightMinParent左孩子还是右孩子。
在这里插入图片描述

				else//二.删除的节点左右子树都不为空
				{
					// 删除cur,找一个节点来替换
					// 替换规则:cur的左子树的最大节点,右子树的最小节点,之后交换

					// 这里用查找右子树的最左节点
					Node* rightMin = cur->right;

					Node* rightMinParent = cur;

					// 开始查找,结束条件左孩子为空,再去找自己,之后右子树
					while (rightMin->left)
					{
						rightMinParent = rightMin;
						rightMin = rightMin->left;
					}

					// 交换
					// 数值交换
					swap(cur->_key, rightMin->_key);


					// rightMin也要分为两种情况
					// 一种是rightMin在rightMinParent左孩子,也就是rightMin左孩子为空
					if (rightMinParent->left == rightMin)
						//将rightMin右孩子赋值给父亲节点的左子树
						rightMinParent->left = rightMin->right;
					else//另外一种是rightMin在rightMinParent右孩子
						rightMinParent->right = rightMin->right;

					delete rightMin;
				}

				return true;
}

在这里插入图片描述

完成的删除的代码如下:

// 删除:有着三种情况
// 三种情况:1.删除叶子节点   2.删除左子树或者右子树为空的节点  3.删除的节点左右子树都不为空
//一情况的处理可以与二情况合在一起:
//cur的左子树为空,如果cur在parent左子树,将cur的右子树给parent的左子树,否则cur在parent的右子树,则将cur的右子树付parent的右子树
//cur的右子树为空,如果cur在parent得到左子树,将cur的左子树付给parent的左子树,否则cur在parent的右子树,则将cur的左子树赋给parent的右子树
bool erase(const K& key)
{
	Node* cur = _root;
	Node* parent = nullptr;

	// 首先找到需要删除的节点
	while (cur)
	{
		//每次保留父亲节点,找到并且记录叶子节点
		if (key < cur->_key)
		{
			parent = cur;
			cur = cur->left;
		}
		else if (key > cur->_key)
		{
			parent = cur;
			cur = cur->right;
		}
		else//相等的时候,找到了要删除的位置
		{
			//综合结合为两种情况:
			//一.删除的节点有单个左子树或者右子树为空,或者全为空

			// 左孩子为空
			if (cur->left == nullptr)
			{
				// 内部也分为两种情况:
				// 1.是头节点
				if (cur == _root)
				{
					// 直接将cur的右孩子当作头节点
					_root = cur->right;
				}
				else
				{
					// 判断cur是parent的哪个孩子
					//cur是parent左孩子
					if (cur == parent->left)
					{
						//cur的右子树赋给parent的左子树
						parent->left = cur->right;
					}
					else// cur是parent右孩子时
					{
						//cur的右子树赋给parent的右子树
						parent->right = cur->right;
					}
				}

				// 删除节点,释放空间
				delete cur;

			}
			else if (cur->right == nullptr)
			{
				// 内部也分为两种情况:
				// 1.是头节点
				if (cur == _root)
				{
					// 直接将cur的左孩子当作头节点
					_root = cur->left;
				}
				else
				{
					// 2.不是头节点
					// 判断cur是parent的哪个孩子
					//cur是parent左孩子
					if (cur == parent->left)
					{
						//cur的右子树赋给parent的左子树
						parent->left = cur->left;
					}
					else// cur是parent右孩子时
					{
						//cur的右子树赋给parent的右子树
						parent->right = cur->left;
					}
				}

				// 删除节点,释放空间
				delete cur;
			}
			else//二.删除的节点左右子树都不为空
			{
				// 删除cur,找一个节点来替换
				// 替换规则:cur的左子树的最大节点,右子树的最小节点,之后交换

				// 这里用查找右子树的最左节点
				Node* rightMin = cur->right;

				Node* rightMinParent = cur;

				// 开始查找,结束条件左孩子为空,再去找自己,之后右子树
				while (rightMin->left)
				{
					rightMinParent = rightMin;
					rightMin = rightMin->left;
				}

				// 交换
				// 数值交换
				swap(cur->_key, rightMin->_key);


				// rightMin也要分为两种情况
				// 一种是rightMin在rightMinParent左孩子,也就是rightMin左孩子为空
				if (rightMinParent->left == rightMin)
					//将rightMin右孩子赋值给父亲节点的左子树
					rightMinParent->left = rightMin->right;
				else//另外一种是rightMin在rightMinParent右孩子
					rightMinParent->right = rightMin->right;

				delete rightMin;
			}

			return true;
		}
	}

	return false;

}

find的查找代码:

// 查找
bool find(const K& key)
{
	// 判断为空树时
	if (_root == nullptr)
	{
		return false;
	}

	Node* cur = _root;

	while (cur)
	{
		//每次保留父亲节点,找到并且记录叶子节点
		if (key < cur->_key)
		{
			cur = cur->left;
		}
		else if (key > cur->_key)
		{
			cur = cur->right;
		}
		else
		{
			return true;
		}
	}

	return false;
}

输出:中序遍历:
这种写法,类外无法访问类内私有成员
在这里插入图片描述

更改代码如下:
可进行无参的访问:private中定义有参的,就可以调用私有成员的_root,在类内的public中重载方法InOrder(),在方法内调用有参的。

	void InOrder()
	{
		InOrder(_root);
		cout << endl;
	}

private:
	void InOrder(Node* root)
	{
		if (root == nullptr)
		{
			return;
		}

		InOrder(root->left);
		cout << root->_key << " ";
		InOrder(root->right);
	}
	Node* _root = nullptr;//对象指针

};

1.3 二叉搜索树的具体实现

1.3.1 K模型

#pragma once
#include<iostream>
using namespace std;
// K模型


namespace key
{
	// 二叉搜索树的实现形式与list类似
	// 先创建一个节点的类,类中有_key(节点的数据值)、*left(当前节点的左孩子地址)、*right(当前节点的右孩子地址)

	//节点类
	template <class K>
	struct BSTreeNode
	{

		K _key;
		BSTreeNode* left;
		BSTreeNode* right;


		//构造函数
		BSTreeNode(const K& key)
			:_key(key),
			left(nullptr),
			right(nullptr)
		{}
	};

	// 之后用创建的的节点类,来构造二叉搜索树,每一个节点都是一个节点指针
	// 二叉搜索树要保证,左孩子值小于父亲节点,右孩子节点大于父亲阶段,数据大小顺序(由小到大):左孩子,父亲,右孩子
	// 默认定义搜索树不允许冗余
	// 成员变量为节点指针
	template<class K>
	class BSTree
	{
	public:

		// 重命名一下
		typedef BSTreeNode<K> Node;

	public:

		// 构造函数
		BSTree() :_root(nullptr)
		{}

		// 插入节点
		// 返回值是布尔型,来判断是否插入成功
		// 满足如果key和节点数据相比,小于走左子树,大于走右子树,等于则不插入,返回false
		// 而最后结束的时插入到叶子节点
		bool Insert(const K& key)
		{
			//判断空树时的情况,直接开辟根节点
			if (_root == nullptr)
			{
				// 开辟对象节点空间
				_root = new Node(key);
				return true;
			}

			// 寻找节点位置,从头结点位置开始寻找
			Node* cur = _root;

			// 记录cur的父亲节点
			Node* parent = nullptr;

			// 从头结点开始寻找插入的适当位置
			// 搜索二叉树的原则是满足如果key和节点数据相比
			// 小于走左子树,大于走右子树,等于则不插入,返回false
			// 结束条件找到叶子节点的左子树或者右子树(nullptr)
			while (cur)
			{
				//每次保留父亲节点,找到并且记录叶子节点
				if (key < cur->_key)
				{
					parent = cur;
					cur = cur->left;
				}
				else if (key > cur->_key)
				{
					parent = cur;
					cur = cur->right;
				}
				else
				{
					return false;
				}
			}

			// 开辟节点空间插入
			cur = new Node(key);

			if (key < parent->_key)
			{
				parent->left = cur;
			}
			else
			{
				parent->right = cur;
			}

			return true;
		}


		// 删除:有着三种情况
		// 三种情况:1.删除叶子节点   2.删除左子树或者右子树为空的节点  3.删除的节点左右子树都不为空
		//一情况的处理可以与二情况合在一起:
		//cur的左子树为空,如果cur在parent左子树,将cur的右子树给parent的左子树,否则cur在parent的右子树,则将cur的右子树付parent的右子树
		//cur的右子树为空,如果cur在parent得到左子树,将cur的左子树付给parent的左子树,否则cur在parent的右子树,则将cur的左子树赋给parent的右子树
		bool erase(const K& key)
		{
			Node* cur = _root;
			Node* parent = nullptr;

			// 首先找到需要删除的节点
			while (cur)
			{
				//每次保留父亲节点,找到并且记录叶子节点
				if (key < cur->_key)
				{
					parent = cur;
					cur = cur->left;
				}
				else if (key > cur->_key)
				{
					parent = cur;
					cur = cur->right;
				}
				else//相等的时候,找到了要删除的位置
				{
					//综合结合为两种情况:
					//一.删除的节点有单个左子树或者右子树为空,或者全为空

					// 左孩子为空
					if (cur->left == nullptr)
					{
						// 内部也分为两种情况:
						// 1.是头节点
						if (cur == _root)
						{
							// 直接将cur的右孩子当作头节点
							_root = cur->right;
						}
						else
						{
							// 判断cur是parent的哪个孩子
							//cur是parent左孩子
							if (cur == parent->left)
							{
								//cur的右子树赋给parent的左子树
								parent->left = cur->right;
							}
							else// cur是parent右孩子时
							{
								//cur的右子树赋给parent的右子树
								parent->right = cur->right;
							}
						}

						// 删除节点,释放空间
						delete cur;

					}
					else if (cur->right == nullptr)
					{
						// 内部也分为两种情况:
						// 1.是头节点
						if (cur == _root)
						{
							// 直接将cur的左孩子当作头节点
							_root = cur->left;
						}
						else
						{
							// 2.不是头节点
							// 判断cur是parent的哪个孩子
							//cur是parent左孩子
							if (cur == parent->left)
							{
								//cur的右子树赋给parent的左子树
								parent->left = cur->left;
							}
							else// cur是parent右孩子时
							{
								//cur的右子树赋给parent的右子树
								parent->right = cur->left;
							}
						}

						// 删除节点,释放空间
						delete cur;
					}
					else//二.删除的节点左右子树都不为空
					{
						// 删除cur,找一个节点来替换
						// 替换规则:cur的左子树的最大节点,右子树的最小节点,之后交换

						// 这里用查找右子树的最左节点
						Node* rightMin = cur->right;

						Node* rightMinParent = cur;

						// 开始查找,结束条件左孩子为空,再去找自己,之后右子树
						while (rightMin->left)
						{
							rightMinParent = rightMin;
							rightMin = rightMin->left;
						}

						// 交换
						// 数值交换
						swap(cur->_key, rightMin->_key);


						// rightMin也要分为两种情况
						// 一种是rightMin在rightMinParent左孩子,也就是rightMin左孩子为空
						if (rightMinParent->left == rightMin)
							//将rightMin右孩子赋值给父亲节点的左子树
							rightMinParent->left = rightMin->right;
						else//另外一种是rightMin在rightMinParent右孩子
							rightMinParent->right = rightMin->right;

						delete rightMin;
					}

					return true;
				}
			}

			return false;

		}

		// 查找
		bool find(const K& key)
		{
			// 判断为空树时
			if (_root == nullptr)
			{
				return false;
			}

			Node* cur = _root;

			while (cur)
			{
				//每次保留父亲节点,找到并且记录叶子节点
				if (key < cur->_key)
				{
					cur = cur->left;
				}
				else if (key > cur->_key)
				{
					cur = cur->right;
				}
				else
				{
					return true;
				}
			}

			return false;
		}

		// 中序输出(由小到大排序)

		//类外不能访问私有成员	  t1.InOrder(t1._root);
		/*void InOrder(Node *root)
		{
			 判断是否空树
			if (root == nullptr)
			{
				return;
			}

			InOrder(root->left);
			cout << root._key << " ";
			InOrder(root->right);
		}*/

		void InOrder()
		{
			InOrder(_root);
			cout << endl;
		}

	private:
		void InOrder(Node* root)
		{
			if (root == nullptr)
			{
				return;
			}

			InOrder(root->left);
			cout << root->_key << " ";
			InOrder(root->right);
		}
		Node* _root = nullptr;//对象指针

	};

}



1.3.2 KV模型

#pragma once
#include<iostream>


//KV模型(key_value模型)

namespace key_value
{
	//节点类
	template <class K, class V>
	struct BSTreeNode
	{

		K _key;
		BSTreeNode<K, V>* left;
		BSTreeNode<K, V>* right;
		V _value;


		//构造函数
		BSTreeNode(const K& key, const V& value)
			:_key(key),
			left(nullptr),
			right(nullptr),
			_value(value)
		{}
	};

	// 之后用创建的的节点类,来构造二叉搜索树,每一个节点都是一个节点指针
	// 二叉搜索树要保证,左孩子值小于父亲节点,右孩子节点大于父亲阶段,数据大小顺序(由小到大):左孩子,父亲,右孩子
	// 默认定义搜索树不允许冗余
	// 成员变量为节点指针
	template<class K,class V>
	class BSTree
	{
	public:

		// 重命名一下
		typedef BSTreeNode<K,V> Node;

	public:

		// 构造函数
		BSTree() :_root(nullptr)
		{}

		// 插入节点
		// 返回值是布尔型,来判断是否插入成功
		// 满足如果key和节点数据相比,小于走左子树,大于走右子树,等于则不插入,返回false
		// 而最后结束的时插入到叶子节点
		bool Insert(const K& key, const V& value)
		{
			//判断空树时的情况,直接开辟根节点
			if (_root == nullptr)
			{
				// 开辟对象节点空间
				_root = new Node(key, value);
				return true;
			}

			// 寻找节点位置,从头结点位置开始寻找
			Node* cur = _root;

			// 记录cur的父亲节点
			Node* parent = nullptr;

			// 从头结点开始寻找插入的适当位置
			// 搜索二叉树的原则是满足如果key和节点数据相比
			// 小于走左子树,大于走右子树,等于则不插入,返回false
			// 结束条件找到叶子节点的左子树或者右子树(nullptr)
			while (cur)
			{
				//每次保留父亲节点,找到并且记录叶子节点
				if (key < cur->_key)
				{
					parent = cur;
					cur = cur->left;
				}
				else if (key > cur->_key)
				{
					parent = cur;
					cur = cur->right;
				}
				else
				{
					return false;
				}
			}

			// 开辟节点空间插入
			cur = new Node(key, value);

			if (key < parent->_key)
			{
				parent->left = cur;
			}
			else
			{
				parent->right = cur;
			}

			return true;
		}


		// 删除:有着三种情况
		// 三种情况:1.删除叶子节点   2.删除左子树或者右子树为空的节点  3.删除的节点左右子树都不为空
		//一情况的处理可以与二情况合在一起:
		//cur的左子树为空,如果cur在parent左子树,将cur的右子树给parent的左子树,否则cur在parent的右子树,则将cur的右子树付parent的右子树
		//cur的右子树为空,如果cur在parent得到左子树,将cur的左子树付给parent的左子树,否则cur在parent的右子树,则将cur的左子树赋给parent的右子树
		bool erase(const K& key)
		{
			Node* cur = _root;
			Node* parent = nullptr;

			// 首先找到需要删除的节点
			while (cur)
			{
				//每次保留父亲节点,找到并且记录叶子节点
				if (key < cur->_key)
				{
					parent = cur;
					cur = cur->left;
				}
				else if (key > cur->_key)
				{
					parent = cur;
					cur = cur->right;
				}
				else//相等的时候,找到了要删除的位置
				{
					//综合结合为两种情况:
					//一.删除的节点有单个左子树或者右子树为空,或者全为空

					// 左孩子为空
					if (cur->left == nullptr)
					{
						// 内部也分为两种情况:
						// 1.是头节点
						if (cur == _root)
						{
							// 直接将cur的右孩子当作头节点
							_root = cur->right;
						}
						else
						{
							// 判断cur是parent的哪个孩子
							//cur是parent左孩子
							if (cur == parent->left)
							{
								//cur的右子树赋给parent的左子树
								parent->left = cur->right;
							}
							else// cur是parent右孩子时
							{
								//cur的右子树赋给parent的右子树
								parent->right = cur->right;
							}
						}

						// 删除节点,释放空间
						delete cur;

					}
					else if (cur->right == nullptr)
					{
						// 内部也分为两种情况:
						// 1.是头节点
						if (cur == _root)
						{
							// 直接将cur的左孩子当作头节点
							_root = cur->left;
						}
						else
						{
							// 2.不是头节点
							// 判断cur是parent的哪个孩子
							//cur是parent左孩子
							if (cur == parent->left)
							{
								//cur的右子树赋给parent的左子树
								parent->left = cur->left;
							}
							else// cur是parent右孩子时
							{
								//cur的右子树赋给parent的右子树
								parent->right = cur->left;
							}
						}

						// 删除节点,释放空间
						delete cur;
					}
					else//二.删除的节点左右子树都不为空
					{
						// 删除cur,找一个节点来替换
						// 替换规则:cur的左子树的最大节点,右子树的最小节点,之后交换

						// 这里用查找右子树的最左节点
						Node* rightMin = cur->right;

						Node* rightMinParent = cur;

						// 开始查找,结束条件左孩子为空,再去找自己,之后右子树
						while (rightMin->left)
						{
							rightMinParent = rightMin;
							rightMin = rightMin->left;
						}

						// 交换
						// 数值交换
						swap(cur->_key, rightMin->_key);


						// rightMin也要分为两种情况
						// 一种是rightMin在rightMinParent左孩子,也就是rightMin左孩子为空
						if (rightMinParent->left == rightMin)
							//将rightMin右孩子赋值给父亲节点的左子树
							rightMinParent->left = rightMin->right;
						else//另外一种是rightMin在rightMinParent右孩子
							rightMinParent->right = rightMin->right;

						delete rightMin;
					}

					return true;
				}
			}

			return false;

		}

		// 查找
		Node* find(const K& key)
		{

			Node* cur = _root;

			while (cur)
			{
				//每次保留父亲节点,找到并且记录叶子节点
				if (key < cur->_key)
				{
					cur = cur->left;
				}
				else if (key > cur->_key)
				{
					cur = cur->right;
				}
				else
				{
					// 找到了返回节点
					return cur;
				}
			}
			//没找到,返回节点,此时节点为空
			return cur;
		}

		// 中序输出(由小到大排序)

		// 类外不能访问私有成员	  t1.InOrder(t1._root);
		//void InOrder(Node *root)
		//{
		//	// 判断是否空树
		//	if (root == nullptr)
		//	{
		//		return;
		//	}

		//	InOrder(root->left);
		//	cout << root._key << " ";
		//	InOrder(root->right);
		//}

		void InOrder()
		{
			InOrder(_root);
			cout << endl;
		}

	private:
		void InOrder(Node* root)
		{
			if (root == nullptr)
			{
				return;
			}

			InOrder(root->left);
			cout << root->_key << ":" << _root->_value;
			InOrder(root->right);
		}
		Node* _root = nullptr;//对象指针

	};





	void TestBSTree2()
	{
		BSTree<string, string> dict;
		dict.Insert("string", "字符串");
		dict.Insert("left", "左边");
		dict.Insert("insert", "插入");
		//...

		string str;
		while (cin >> str)
		{
			BSTreeNode<string, string>* ret = dict.find(str);
			if (ret)
			{
				cout << ret->_value << endl;
			}
			else
			{
				cout << "无此单词,请重新输入" << endl;
			}
		}
	}



	void TestBSTree3()
	{
		// 统计次数
		string arr[] = { "苹果", "西瓜", "苹果", "西瓜", "苹果", "苹果", "西瓜",
"苹果", "香蕉", "苹果", "香蕉","苹果","草莓", "苹果","草莓" };
		BSTree<string, int> countTree;
		for (const auto& str : arr)
		{
			auto ret = countTree.find(str);
			if (ret == nullptr)
			{
				countTree.Insert(str, 1);
			}
			else
			{
				ret->_value++;
			}
		}

		countTree.InOrder();
	}
}

1.4 二叉搜索树的应用

  1. K模型:K模型即只有key作为关键码,结构中只需要存储Key即可,关键码即为需要搜索到的值。
    比如:给一个单词word,判断该单词是否拼写正确,具体方式如下:以词库中所有单词集合中的每个单词作为key,构建一棵二叉搜索树在二叉搜索树中检索该单词是否存在,存在则拼写正确,不存在则拼写错误。
  2. KV模型:每一个关键码key,都有与之对应的值Value,即<Key, Value>的键值对。
    该种方式在现实生活中非常常见:
    比如英汉词典就是英文与中文的对应关系,通过英文可以快速找到与其对应的中文,英文单词与其对应的中文<word, chinese>就构成一种键值对;
    再比如统计单词次数,统计成功后,给定单词就可快速找到其出现的次数,单词与其出现次数就是<word, count>就构成一种键值对。

1.5 二叉搜索树的性能分析

插入和删除操作都必须先查找,查找效率代表了二叉搜索树中各个操作的性能。
对有n个结点的二叉搜索树,若每个元素查找的概率相等,则二叉搜索树平均查找长度是结点在二叉搜索树的深度的函数,即结点越深,则比较次数越多。

但对于同一个关键码集合,如果各关键码插入的次序不同,可能得到不同结构的二叉搜索树:
在这里插入图片描述

  • 最优情况下,二叉搜索树为完全二叉树(或者接近完全二叉树),其平均比较次数为: l o g 2 N log_2 N log2N
  • 最差情况下,二叉搜索树退化为单支树(或者类似单支),其平均比较次数为: N 2 \frac{N}{2} 2N

问题:如果退化成单支树,二叉搜索树的性能就失去了。那能否进行改进,不论按照什么次序插入关键码,二叉搜索树的性能都能达到最优?那么我们后续章节学习的AVL树和红黑树就可以上场了。

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