对二叉平衡树进行四种操作: 1 D K 表示插入一个新数据,数据为D用于输出,关键值为K用于排序; 2 输出当前树中最大关键值所带的数据,并删除该数据,如果没有这个关键值,则输出0; 3 输出当前树中最小关键值所带的数据,并删除该数据,如果没有这个关键值,则输出0; 4 K 输出关键值为 K 的数据,并删除该数据,如果没有这个关键值,则输出0。 要求必须实现平衡树,不可以使用各类库函数
时间: 2023-12-25 07:06:48 浏览: 45
好的,我了解你的要求。这是一个经典的平衡树问题,可以使用 AVL 树实现。AVL树是一种自平衡的二叉搜索树,它的每个节点都满足平衡因子的绝对值不超过1。为了实现这个问题,我们需要在每个节点上记录数据和关键值,同时还需要维护平衡因子。以下是基本的 AVL 树实现:
```python
class Node:
def __init__(self, data, key):
self.left = None
self.right = None
self.data = data
self.key = key
self.height = 1
class AVLTree:
def __init__(self):
self.root = None
def insert(self, data, key):
self.root = self._insert(self.root, data, key)
def _insert(self, node, data, key):
if not node:
return Node(data, key)
elif key < node.key:
node.left = self._insert(node.left, data, key)
else:
node.right = self._insert(node.right, data, key)
# 更新节点高度
node.height = 1 + max(self.get_height(node.left), self.get_height(node.right))
# 计算平衡因子
balance = self.get_balance(node)
# 如果不平衡,进行旋转
if balance > 1 and key < node.left.key:
return self.right_rotate(node)
if balance < -1 and key > node.right.key:
return self.left_rotate(node)
if balance > 1 and key > node.left.key:
node.left = self.left_rotate(node.left)
return self.right_rotate(node)
if balance < -1 and key < node.right.key:
node.right = self.right_rotate(node.right)
return self.left_rotate(node)
return node
def delete(self, key):
self.root = self._delete(self.root, key)
def _delete(self, node, key):
if not node:
return node
elif key < node.key:
node.left = self._delete(node.left, key)
elif key > node.key:
node.right = self._delete(node.right, key)
else:
# 找到要删除的节点
if not node.left and not node.right:
node = None
elif node.left and not node.right:
node = node.left
elif not node.left and node.right:
node = node.right
else:
min_node = self.get_min(node.right)
node.key = min_node.key
node.data = min_node.data
node.right = self._delete(node.right, min_node.key)
if not node:
return node
# 更新节点高度
node.height = 1 + max(self.get_height(node.left), self.get_height(node.right))
# 计算平衡因子
balance = self.get_balance(node)
# 如果不平衡,进行旋转
if balance > 1 and self.get_balance(node.left) >= 0:
return self.right_rotate(node)
if balance < -1 and self.get_balance(node.right) <= 0:
return self.left_rotate(node)
if balance > 1 and self.get_balance(node.left) < 0:
node.left = self.left_rotate(node.left)
return self.right_rotate(node)
if balance < -1 and self.get_balance(node.right) > 0:
node.right = self.right_rotate(node.right)
return self.left_rotate(node)
return node
def get_max(self, node):
if not node:
return None
elif not node.right:
return node
else:
return self.get_max(node.right)
def get_min(self, node):
if not node:
return None
elif not node.left:
return node
else:
return self.get_min(node.left)
def get_height(self, node):
if not node:
return 0
else:
return node.height
def get_balance(self, node):
if not node:
return 0
else:
return self.get_height(node.left) - self.get_height(node.right)
def left_rotate(self, node):
new_root = node.right
node.right = new_root.left
new_root.left = node
# 更新节点高度
node.height = 1 + max(self.get_height(node.left), self.get_height(node.right))
new_root.height = 1 + max(self.get_height(new_root.left), self.get_height(new_root.right))
return new_root
def right_rotate(self, node):
new_root = node.left
node.left = new_root.right
new_root.right = node
# 更新节点高度
node.height = 1 + max(self.get_height(node.left), self.get_height(node.right))
new_root.height = 1 + max(self.get_height(new_root.left), self.get_height(new_root.right))
return new_root
def search(self, key):
node = self._search(self.root, key)
if not node:
return 0
else:
data = node.data
self.root = self._delete(self.root, key)
return data
def _search(self, node, key):
if not node:
return None
elif key < node.key:
return self._search(node.left, key)
elif key > node.key:
return self._search(node.right, key)
else:
return node
```
其中,insert 方法用于插入数据,delete 方法用于删除数据,search 方法用于搜索并删除数据,get_max 和 get_min 方法用于查找最大和最小值。这里假设关键值是唯一的,如果不唯一,可以在节点上使用一个列表来存储多个数据。你可以在代码中添加你需要的操作。
例如,如果你想要实现一个可以接收用户输入的程序,可以按照如下方式编写:
```python
tree = AVLTree()
while True:
command = input()
params = command.split()
if params[0] == '1':
tree.insert(params[1], int(params[2]))
print(params[1])
elif params[0] == '2':
node = tree.get_max(tree.root)
if node:
print(node.data)
tree.delete(node.key)
else:
print(0)
elif params[0] == '3':
node = tree.get_min(tree.root)
if node:
print(node.data)
tree.delete(node.key)
else:
print(0)
elif params[0] == '4':
data = tree.search(int(params[1]))
print(data)
else:
break
```
这里我们使用输入的方式来模拟用户对平衡树的操作。对于每个命令,我们都解析出对应的参数,并调用相应的方法执行操作。