Inserció a l'arbre de cerca binari (BST)

Inserció a l'arbre de cerca binari (BST)

Donat a BST , la tasca és inserir-hi un nou node BST .

Exemple:

Inserció a l

Inserció a l'arbre de cerca binari



Com inserir un valor en un arbre de cerca binari:

Sempre s'insereix una clau nova a la fulla mantenint la propietat de l'arbre de cerca binari. Comencem a buscar una clau des de l'arrel fins que arribem a un node fulla. Un cop es troba un node full, el nou node s'afegeix com a fill del node full. Els passos següents se segueixen mentre intentem inserir un node en un arbre de cerca binari:

  • Comproveu el valor a inserir (per exemple X ) amb el valor del node actual (per exemple val ) estem a:
    • Si X és menys que val moveu-vos al subarbre esquerre.
    • En cas contrari, moveu-vos al subarbre dret.
  • Un cop arribat al node de la fulla, inseriu-lo X a la seva dreta o esquerra en funció de la relació entre X i el valor del node fulla.

Seguiu la il·lustració següent per a una millor comprensió:

Il·lustració:

bst1

Inserció en BST

bst2

Inserció en BST

bst3

Inserció en BST

bst4

Inserció en BST

bst5

Inserció en BST

Inserció a l'arbre de cerca binari mitjançant recursivitat:

A continuació es mostra la implementació de l'operació d'inserció mitjançant recursivitat.

C++14




// C++ program to demonstrate insertion> // in a BST recursively> #include> using> namespace> std;> class> BST {> > int> data;> > BST *left, *right;> public> :> > // Default constructor.> > BST();> > // Parameterized constructor.> > BST(> int> );> > // Insert function.> > BST* Insert(BST*,> int> );> > // Inorder traversal.> > void> Inorder(BST*);> };> // Default Constructor definition.> BST::BST()> > : data(0)> > , left(NULL)> > , right(NULL)> {> }> // Parameterized Constructor definition.> BST::BST(> int> value)> {> > data = value;> > left = right = NULL;> }> // Insert function definition.> BST* BST::Insert(BST* root,> int> value)> {> > if> (!root) {> > // Insert the first node, if root is NULL.> > return> new> BST(value);> > }> > // Insert data.> > if> (value>arrel->dades) {> > // Insert right node data, if the 'value'> > // to be inserted is greater than 'root' node data.> > // Process right nodes.> > root->dreta = Insereix (arrel->dreta, valor);> > }> > else> if> (value data) {> > // Insert left node data, if the 'value'> > // to be inserted is smaller than 'root' node data.> > // Process left nodes.> > root->left = Insereix (arrel->esquerra, valor);> > }> > // Return 'root' node, after insertion.> > return> root;> }> // Inorder traversal function.> // This gives data in sorted order.> void> BST::Inorder(BST* root)> {> > if> (!root) {> > return> ;> > }> > Inorder(root->esquerra);> > cout ' '; Inorder(root->dret); } // Codi del controlador int main() { BST b, *root = NULL; arrel = b.Insereix (arrel, 50); b.Insereix (arrel, 30); b.Insereix (arrel, 20); b.Insereix (arrel, 40); b.Insereix (arrel, 70); b.Insereix (arrel, 60); b.Insereix (arrel, 80); b.Inorder(arrel); retorn 0; }>>>

>   




// C program to demonstrate insert> // operation in binary> // search tree.> #include> #include> struct> node {> > int> key;> > struct> node *left, *right;> };> // A utility function to create a new BST node> struct> node* newNode(> int> item)> {> > struct> node* temp> > = (> struct> node*)> malloc> (> sizeof> (> struct> node));> > temp->clau = element;> > temp->esquerra = temp->dreta = NULL;> > return> temp;> }> // A utility function to do inorder traversal of BST> void> inorder(> struct> node* root)> {> > if> (root != NULL) {> > inorder(root->esquerra);> > printf> (> '%d '> , root->clau);> > inorder(root->dreta);> > }> }> // A utility function to insert> // a new node with given key in BST> struct> node* insert(> struct> node* node,> int> key)> {> > // If the tree is empty, return a new node> > if> (node == NULL)> > return> newNode(key);> > // Otherwise, recur down the tree> > if> (key key)> > node->esquerra = inserir (node->esquerra, clau);> > else> if> (key>node->clau)> > node->dreta = inserir (node->dreta, clau);> > // Return the (unchanged) node pointer> > return> node;> }> // Driver Code> int> main()> {> > /* Let us create following BST> > 50> > /> > 30 70> > / /> > 20 40 60 80 */> > struct> node* root = NULL;> > root = insert(root, 50);> > insert(root, 30);> > insert(root, 20);> > insert(root, 40);> > insert(root, 70);> > insert(root, 60);> > insert(root, 80);> > // Print inorder traversal of the BST> > inorder(root);> > return> 0;> }>

Java




// Java program to demonstrate> // insert operation in binary> // search tree> import> java.io.*;> public> class> BinarySearchTree {> > // Class containing left> > // and right child of current node> > // and key value> > class> Node {> > int> key;> > Node left, right;> > public> Node(> int> item)> > {> > key = item;> > left = right => null> ;> > }> > }> > // Root of BST> > Node root;> > // Constructor> > BinarySearchTree() { root => null> ; }> > BinarySearchTree(> int> value) { root => new> Node(value); }> > // This method mainly calls insertRec()> > void> insert(> int> key) { root = insertRec(root, key); }> > // A recursive function to> > // insert a new key in BST> > Node insertRec(Node root,> int> key)> > {> > // If the tree is empty,> > // return a new node> > if> (root ==> null> ) {> > root => new> Node(key);> > return> root;> > }> > // Otherwise, recur down the tree> > else> if> (key root.left = insertRec(root.left, key); else if (key>root.key) root.right = insertRec(root.right, clau); // Retorna l'arrel de retorn del punter del node (no canviat); } // Aquest mètode crida principalment a InorderRec() void inorder() { inorderRec(arrel); } // Una funció d'utilitat per // fer un recorregut en ordre de BST void inorderRec(arrel del node) { if (arrel != nul) { inorderRec(arrel.esquerra); System.out.print(clau.arrel + ' '); inorderRec(arrel.dreta); } } // Codi del controlador public static void main(String[] args) { BinarySearchTree tree = new BinarySearchTree (); /* Creem el següent BST 50 / 30 70 / / 20 40 60 80 */ tree.insert(50); tree.insert(30); tree.insert(20); tree.insert(40); tree.insert(70); tree.insert(60); tree.insert(80); // Imprimeix el recorregut en ordre de l'arbre BST.inorder(); } } // Aquest codi és aportat per Ankur Narain Verma>>>

>   




# Python program to demonstrate> # insert operation in binary search tree> # A utility class that represents> # an individual node in a BST> class> Node:> > def> __init__(> self> , key):> > self> .left> => None> > self> .right> => None> > self> .val> => key> # A utility function to insert> # a new node with the given key> def> insert(root, key):> > if> root> is> None> :> > return> Node(key)> > else> :> > if> root.val> => => key:> > return> root> > elif> root.val root.right = insert(root.right, key) else: root.left = insert(root.left, key) return root # A utility function to do inorder tree traversal def inorder(root): if root: inorder(root.left) print(root.val, end=' ') inorder(root.right) # Driver program to test the above functions if __name__ == '__main__': # Let us create the following BST # 50 # / # 30 70 # / / # 20 40 60 80 r = Node(50) r = insert(r, 30) r = insert(r, 20) r = insert(r, 40) r = insert(r, 70) r = insert(r, 60) r = insert(r, 80) # Print inorder traversal of the BST inorder(r)>

C#




// C# program to demonstrate> // insert operation in binary> // search tree> using> System;> class> BinarySearchTree {> > // Class containing left and> > // right child of current node> > // and key value> > public> class> Node {> > public> int> key;> > public> Node left, right;> > public> Node(> int> item)> > {> > key = item;> > left = right => null> ;> > }> > }> > // Root of BST> > Node root;> > // Constructor> > BinarySearchTree() { root => null> ; }> > BinarySearchTree(> int> value) { root => new> Node(value); }> > // This method mainly calls insertRec()> > void> insert(> int> key) { root = insertRec(root, key); }> > // A recursive function to insert> > // a new key in BST> > Node insertRec(Node root,> int> key)> > {> > // If the tree is empty,> > // return a new node> > if> (root ==> null> ) {> > root => new> Node(key);> > return> root;> > }> > // Otherwise, recur down the tree> > if> (key root.left = insertRec(root.left, key); else if (key>root.key) root.right = insertRec(root.right, clau); // Retorna l'arrel de retorn del punter del node (no canviat); } // Aquest mètode crida principalment a InorderRec() void inorder() { inorderRec(arrel); } // Una funció d'utilitat per // fer un recorregut en ordre de BST void inorderRec(arrel del node) { if (arrel != nul) { inorderRec(arrel.esquerra); Console.Write(root.key + ' '); inorderRec(arrel.dreta); } } // Codi del controlador public static void Main(String[] args) { BinarySearchTree tree = new BinarySearchTree (); /* Creem el següent BST 50 / 30 70 / / 20 40 60 80 */ tree.insert(50); tree.insert(30); tree.insert(20); tree.insert(40); tree.insert(70); tree.insert(60); tree.insert(80); // Imprimeix el recorregut en ordre de l'arbre BST.inorder(); } } // Aquest codi és aportat per aashish1995>>

>   




> // javascript program to demonstrate> // insert operation in binary> // search tree> > /*> > * Class containing left and right child of current node and key value> > */> > class Node {> > constructor(item) {> > this> .key = item;> > this> .left => this> .right => null> ;> > }> > }> > // Root of BST> > var> root => null> ;> > // This method mainly calls insertRec()> > function> insert(key) {> > root = insertRec(root, key);> > }> > // A recursive function to insert a new key in BST> > function> insertRec(root, key) {> > // If the tree is empty, return a new node> > if> (root ==> null> ) {> > root => new> Node(key);> > return> root;> > }> > // Otherwise, recur down the tree> > if> (key root.left = insertRec(root.left, key); else if (key>root.key) root.right = insertRec(root.right, clau); // Retorna l'arrel de retorn del punter del node (no canviat); } // Aquest mètode crida principalment a la funció InorderRec() inorder() { inorderRec(arrel); } // Una funció d'utilitat per // fer un recorregut en ordre de la funció BST inorderRec(root) { if (root != null) { inorderRec(root.left); document.write(root.key+' '); inorderRec(arrel.dreta); } } // Codi del controlador /* Creem el següent BST 50 / 30 70 / / 20 40 60 80 */ insert(50); inserir (30); inserir (20); inserir (40); inserir (70); inserir (60); inseriu (80); // Imprimeix el recorregut inorder del BST inorder(); // Aquest codi és aportat per Rajput-Ji>>>

>   

Complexitat temporal:

  • La complexitat temporal de les operacions d'inserció en el pitjor dels casos és O(h) on h és l'alçada de l'arbre de cerca binari.
  • En el pitjor dels casos, potser haurem de viatjar des de l'arrel fins al node foliar més profund. L'alçada d'un arbre esbiaixat pot arribar a ser n i la complexitat temporal de l'operació d'inserció pot arribar a ser O(n).

Espai auxiliar: L'auxiliar La complexitat espacial d'inserció en un arbre de cerca binari és O(1)

Inserció a l'arbre de cerca binari mitjançant un enfocament iteratiu:

En lloc d'utilitzar recursivitat, també podem implementar l'operació d'inserció de manera iterativa mitjançant a bucle while . A continuació es mostra la implementació mitjançant un bucle while.

C++




// C++ Code to insert node and to print inorder traversal> // using iteration> #include> using> namespace> std;> // BST Node> class> Node {> public> :> > int> val;> > Node* left;> > Node* right;> > Node(> int> val)> > : val(val)> > , left(NULL)> > , right(NULL)> > {> > }> };> // Utility function to insert node in BST> void> insert(Node*& root,> int> key)> {> > Node* node => new> Node(key);> > if> (!root) {> > root = node;> > return> ;> > }> > Node* prev = NULL;> > Node* temp = root;> > while> (temp) {> > if> (temp->val> clau) {> > prev = temp;> > temp = temp->esquerra;> > }> > else> if> (temp->val prev = temp; temp = temp->dreta; } } if (prev->val> clau) prev->left = node; else prev->right = node; } // Funció d'utilitat per imprimir inorder traversal void inorder (Node* arrel) { Node* temp = arrel; apilar st; while (temp != NULL || !st.empty()) { if (temp != NULL) { st.push(temp); temp = temp->esquerra; } else { temp = st.top(); st.pop(); cout ' '; temp = temp->dreta; } } } // Codi del controlador int main() { Node* arrel = NULL; inserir (arrel, 30); inserir (arrel, 50); inserir (arrel, 15); inserir (arrel, 20); inserir (arrel, 10); inserir (arrel, 40); inserir (arrel, 60); // Crida a la funció per imprimir el recorregut inorder inorder(root); retorn 0; }>>>

>   




// Java code to implement the insertion> // in binary search tree> import> java.io.*;> import> java.util.*;> class> GFG {> > // Driver code> > public> static> void> main(String[] args)> > {> > BST tree => new> BST();> > tree.insert(> 30> );> > tree.insert(> 50> );> > tree.insert(> 15> );> > tree.insert(> 20> );> > tree.insert(> 10> );> > tree.insert(> 40> );> > tree.insert(> 60> );> > tree.inorder();> > }> }> class> Node {> > Node left;> > int> val;> > Node right;> > Node(> int> val) {> this> .val = val; }> }> class> BST {> > Node root;> > // Function to insert a key> > public> void> insert(> int> key)> > {> > Node node => new> Node(key);> > if> (root ==> null> ) {> > root = node;> > return> ;> > }> > Node prev => null> ;> > Node temp = root;> > while> (temp !=> null> ) {> > if> (temp.val>clau) {> > prev = temp;> > temp = temp.left;> > }> > else> if> (temp.val prev = temp; temp = temp.right; } } if (prev.val>clau) prev.left = node; else prev.right = node; } // Funció per imprimir el valor de l'ordre public void inorder() { Node temp = root; Stack stack = new Stack(); while (temp != null || !stack.isEmpty()) { if (temp != null) { stack.add(temp); temp = temp.esquerra; } else { temp = stack.pop(); System.out.print(temp.val + ' '); temp = temp.right; } } } }>>>

>   




# Python 3 code to implement the insertion> # operation iteratively> class> GFG:> > @staticmethod> > def> main(args):> > tree> => BST()> > tree.insert(> 30> )> > tree.insert(> 50> )> > tree.insert(> 15> )> > tree.insert(> 20> )> > tree.insert(> 10> )> > tree.insert(> 40> )> > tree.insert(> 60> )> > tree.inorder()> class> Node:> > left> => None> > val> => 0> > right> => None> > def> __init__(> self> , val):> > self> .val> => val> class> BST:> > root> => None> > # Function to insert a key in the BST> > def> insert(> self> , key):> > node> => Node(key)> > if> (> self> .root> => => None> ):> > self> .root> => node> > return> > prev> => None> > temp> => self> .root> > while> (temp !> => None> ):> > if> (temp.val>clau):> > prev> => temp> > temp> => temp.left> > elif> (temp.val prev = temp temp = temp.right if (prev.val>clau): prev.left = node else: prev.right = node # Funció per imprimir el recorregut en ordre de BST def inorder(self): temp = self.root stack = [] while (temp != Cap o no (len( stack) == 0)): if (temp != Cap): stack.append(temp) temp = temp.left else: temp = stack.pop() print(str(temp.val) + ' ', end='') temp = temp.right if __name__ == '__main__': GFG.main([]) # Aquest codi és aportat per rastogik346.>>>

>   




// Function to implement the insertion> // operation iteratively> using> System;> using> System.Collections.Generic;> public> class> GFG {> > // Driver code> > public> static> void> Main(String[] args)> > {> > BST tree => new> BST();> > tree.insert(30);> > tree.insert(50);> > tree.insert(15);> > tree.insert(20);> > tree.insert(10);> > tree.insert(40);> > tree.insert(60);> > // Function call to print the inorder traversal> > tree.inorder();> > }> }> public> class> Node {> > public> Node left;> > public> int> val;> > public> Node right;> > public> Node(> int> val) {> this> .val = val; }> }> public> class> BST {> > public> Node root;> > // Function to insert a new key in the BST> > public> void> insert(> int> key)> > {> > Node node => new> Node(key);> > if> (root ==> null> ) {> > root = node;> > return> ;> > }> > Node prev => null> ;> > Node temp = root;> > while> (temp !=> null> ) {> > if> (temp.val>clau) {> > prev = temp;> > temp = temp.left;> > }> > else> if> (temp.val prev = temp; temp = temp.right; } } if (prev.val>clau) prev.left = node; else prev.right = node; } // Funció per imprimir el recorregut en ordre de BST public void inorder() { Node temp = root; Stack stack = new Stack(); while (temp != null || stack.Count != 0) { if (temp != null) { stack.Push(temp); temp = temp.esquerra; } else { temp = stack.Pop(); Console.Write(temp.val + ' '); temp = temp.right; } } } } // Aquest codi és aportat per Rajput-Ji>>

>   




// JavaScript code to implement the insertion> // in binary search tree> class Node {> > constructor(val) {> > this> .left => null> ;> > this> .val = val;> > this> .right => null> ;> > }> }> class BST {> > constructor() {> > this> .root => null> ;> > }> > // Function to insert a key> > insert(key) {> > let node => new> Node(key);> > if> (> this> .root ==> null> ) {> > this> .root = node;> > return> ;> > }> > let prev => null> ;> > let temp => this> .root;> > while> (temp !=> null> ) {> > if> (temp.val>clau) {> > prev = temp;> > temp = temp.left;> > }> else> if> (temp.val prev = temp; temp = temp.right; } } if (prev.val>clau) prev.left = node; else prev.right = node; } // Funció per imprimir el valor inorder inorder() { let temp = this.root; deixar apilar = []; while (temp != null || stack.length> 0) { if (temp != null) { stack.push(temp); temp = temp.esquerra; } else { temp = stack.pop(); console.log(temp.val + ' '); temp = temp.dreta; } } } } let tree = new BST(); tree.insert(30); tree.insert(50); tree.insert(15); tree.insert(20); tree.insert(10); tree.insert(40); tree.insert(60); arbre.inorde(); // aquest codi és aportat per devendrasolunke>

Sortida

10 15 20 30 40 50 60 

El complexitat temporal de travessa en ordre és O(n) , ja que cada node es visita una vegada.
El Espai auxiliar és O(n) , ja que fem servir una pila per emmagatzemar nodes per a la recursivitat.

Enllaços relacionats:



Articles Més Populars

Categoria

Articles D'Interès