C++伸展树实现.zip
伸展树(Splay Tree)是一种自调整的二叉搜索树,由Daniel Sleator和Robert Tarjan在1985年提出。它通过特定的旋转操作(如左旋、右旋和双旋)来重新组织树,使得最近访问的节点更靠近根部,从而在连续的访问中提高性能。C++实现伸展树可以帮助我们理解这种数据结构的内部工作原理,并在实际应用中优化查找、插入和删除等操作的时间复杂度。 在C++中,伸展树的实现通常包括以下几个关键部分: 1. **节点结构**:每个节点应包含键值、指向左子节点和右子节点的指针,以及可能的额外信息,如父节点的指针。例如,在`MysplayTree.h`中,可能会有如下的节点定义: ```cpp struct Node { int key; Node* left; Node* right; Node* parent; }; ``` 2. **基本操作**:伸展树的核心是它的插入、删除和查找操作,这些操作在执行后都会调用“伸展”操作来调整树的结构。 - **查找**:查找一个节点,沿着中序遍历路径向下,找到目标节点后,通过一系列的旋转将其提升到根部。 - **插入**:首先插入节点到二叉搜索树中,然后对该节点进行伸展操作,使其成为新的根节点。 - **删除**:删除一个节点可能涉及到替换节点、连接子节点和进行伸展操作。在删除后,需要确保被删除节点的替代节点被正确地伸展到根部。 3. **伸展操作**:伸展操作是通过执行一系列的旋转来完成的,包括: - **左旋**:如果当前节点是其父节点的右孩子,执行左旋将当前节点提升为新的父节点,原父节点变为当前节点的右孩子。 - **右旋**:如果当前节点是其父节点的左孩子,执行右旋将当前节点提升为新的父节点,原父节点变为当前节点的左孩子。 - **双旋**:在某些情况下,可能需要先左旋再右旋或先右旋再左旋,以保持树的平衡。 4. **测试代码**:`MysplayTreeTest.cpp`可能包含了各种测试用例,用于验证伸展树的实现是否正确。这可能包括插入已排序和未排序的序列、查找特定元素、删除元素,以及检查树的结构是否符合伸展树的性质。 5. **效率分析**:伸展树的平均时间复杂度接近于对数,但由于其自调整性,对于频繁访问的元素,查找速度会更快。这是因为它通过伸展操作将最近访问的元素移近根部,使得后续访问更高效。 在实际编程中,理解伸展树的工作原理并能够用C++实现是非常有价值的,尤其是在需要快速访问和更新动态数据集的场景下。通过`MysplayTreeTest.cpp`中的测试,我们可以验证C++实现的伸展树是否满足预期的行为,并进一步优化代码以提高性能。
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