haskell实现平衡二叉树算法的代码

时间: 2023-09-15 11:05:33 浏览: 193
### 回答1: 平衡二叉树(Balanced Binary Tree)又称为 AVL 树,它是一种自平衡二叉查找树。它的性质是:任何一个节点的左子树和右子树的高度差都不超过 1。 下面是 Haskell 实现平衡二叉树的代码: ``` data Tree a = Leaf | Node (Tree a) a (Tree a) deriving (Show) -- 计算树的高度 height :: Tree a -> Int height Leaf = 0 height (Node l _ r) = 1 + max (height l) (height r) -- 右旋 rightRotate :: Tree a -> Tree a rightRotate (Node (Node a x b) y c) = Node a x (Node b y c) rightRotate t = t -- 左旋 leftRotate :: Tree a -> Tree a leftRotate (Node a x (Node b y c)) = Node (Node a x b) y c leftRotate t = t -- 插入 insert :: (Ord a) => a -> Tree a -> Tree a insert x Leaf = Node Leaf x Leaf insert x (Node l y r) | x < y = balance (Node (insert x l) y r) | x > y = balance (Node l y (insert x r)) | otherwise = Node l y r -- 平衡因子 balanceFactor :: Tree a -> Int balanceFactor Leaf = 0 balanceFactor (Node l _ r) = height l - height r -- 平衡 balance :: Tree a -> Tree a balance t | bf > 1 && x < y = rightRotate t | bf < -1 && x > y = leftRotate t | bf > 1 && x > y = leftRotate (rightRotate t) | bf < -1 && x < y = rightRotate (leftRotate t) | otherwise = t where bf = balanceFactor t x = value t y = value (leftChild t) -- 左子节点 leftChild :: Tree a -> Tree a leftChild (Node l _ _) = l -- 右子节点 rightChild :: Tree a -> Tree a rightChild (Node _ _ r) = r -- 节点的值 value :: Tree a -> a value (Node _ x _) = x -- 创建平衡二叉树 create :: (Ord a) => [a] -> Tree a create = foldl (flip insert) Leaf ``` 使用方法: ``` main = do let t = create [3, 2, 1, 4, 5] print t ``` 输 ### 回答2: 实现平衡二叉树算法的Haskell代码如下: ``` data AVLTree a = Empty | Node a Int (AVLTree a) (AVLTree a) -- 计算树的高度 height :: AVLTree a -> Int height Empty = 0 height (Node _ h _ _) = h -- 计算树的平衡因子 balanceFactor :: AVLTree a -> Int balanceFactor Empty = 0 balanceFactor (Node _ _ left right) = height left - height right -- 左旋操作 rotateLeft :: AVLTree a -> AVLTree a rotateLeft (Node x _ left (Node y _ middle right)) = Node y newHeight (Node x left middle) right where newHeight = 1 + max (height middle) (height right) -- 右旋操作 rotateRight :: AVLTree a -> AVLTree a rotateRight (Node y _ (Node x _ left middle) right) = Node x newHeight left (Node y middle right) where newHeight = 1 + max (height left) (height middle) -- 平衡调整 balance :: AVLTree a -> AVLTree a balance tree | balanceFactor tree > 1 = rotateRight tree | balanceFactor tree < -1 = rotateLeft tree | otherwise = tree -- 插入元素 insert :: Ord a => a -> AVLTree a -> AVLTree a insert x Empty = Node x 1 Empty Empty insert x (Node a h left right) | x < a = balance $ Node a newHeight (insert x left) right | x > a = balance $ Node a newHeight left (insert x right) | otherwise = Node a h left right where newHeight = 1 + max (height left) (height right) ``` 以上代码实现了插入操作和平衡调整操作。其中,`AVLTree` 是一个自定义的平衡二叉树类型,包含了节点的值 `a`、节点的高度 `Int`、左子树和右子树。`height` 函数用于计算树的高度,`balanceFactor` 函数用于计算树的平衡因子。`rotateLeft` 和 `rotateRight` 函数分别实现左旋和右旋操作,`balance` 函数用于调整树的平衡。`insert` 函数实现了插入操作,并通过 `balance` 函数来保持树的平衡。 ### 回答3: 以下是一个简单的Haskell代码,用于实现平衡二叉树的算法: ```haskell data Tree a = Empty | Node a (Tree a) (Tree a) deriving Show height :: Tree a -> Int height Empty = 0 height (Node _ left right) = 1 + max (height left) (height right) isBalanced :: Tree a -> Bool isBalanced Empty = True isBalanced (Node _ left right) = let leftHeight = height left rightHeight = height right in abs (leftHeight - rightHeight) <= 1 && isBalanced left && isBalanced right -- 左旋转 rotateLeft :: Tree a -> Tree a rotateLeft (Node val left (Node val' left' right')) = Node val' (Node val left left') right' -- 右旋转 rotateRight :: Tree a -> Tree a rotateRight (Node val (Node val' left' right') right) = Node val' left' (Node val right' right) balance :: Tree a -> Tree a balance Empty = Empty balance (Node val left right) | isBalanced (Node val left right) = Node val (balance left) (balance right) | height left > height right = rotateRight (Node val (balance left) right) | otherwise = rotateLeft (Node val left (balance right)) -- 示例使用 main :: IO () main = do let tree = Node 1 (Node 2 (Node 3 Empty Empty) Empty) Empty let balancedTree = balance tree putStrLn $ "原始树:" ++ show tree putStrLn $ "平衡树:" ++ show balancedTree putStrLn $ "是否平衡树:" ++ show (isBalanced balancedTree) ``` 该代码中定义了一个二叉树类型 `Tree`,包含了一个 `Empty` 构造子和一个 `Node` 构造子,用于构建二叉树节点。还定义了 `height` 函数用于计算树的高度,`isBalanced` 函数用于判断一个树是否是平衡二叉树。 代码中还实现了左旋转 `rotateLeft` 和右旋转 `rotateRight` 函数,以及 `balance` 函数用于将一个二叉树调整为平衡二叉树。`balance` 函数首先判断树是否已经是平衡二叉树,如果是则返回原树,否则根据左右子树的高度差进行左旋转或右旋转。 在 `main` 函数中,定义了一个示例二叉树,并将其转换为平衡二叉树,然后输出结果。
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