Wątkowe drzewo binarne | Wprowadzenie
Omówiliśmy już Binarne, gwintowane drzewo binarne .
Wstawianie do drzewa binarnego jest podobne do wstawiania do drzewa binarnego, ale po wstawieniu każdego elementu będziemy musieli dostosować wątki.
Reprezentacja C binarnego węzła gwintowanego:
struct Node { struct Node *left *right; int info; // false if left pointer points to predecessor // in Inorder Traversal boolean lthread; // false if right pointer points to successor // in Inorder Traversal boolean rthread; }; W poniższym wyjaśnieniu rozważaliśmy Drzewo wyszukiwania binarnego (BST) do wstawienia, ponieważ wstawianie jest zdefiniowane w niektórych regułach BST.
Pozwalać tmp będzie nowo wstawionym węzłem . Podczas wstawiania mogą wystąpić trzy przypadki:
Przypadek 1: Wstawienie do pustego drzewa
Zarówno lewy, jak i prawy wskaźnik tmp zostaną ustawione na NULL, a nowy węzeł stanie się korzeniem.
root = tmp; tmp -> left = NULL; tmp -> right = NULL;
Przypadek 2: Kiedy nowy węzeł został wstawiony jako lewy element podrzędny
Po wstawieniu węzła w odpowiednie miejsce musimy sprawić, aby jego lewy i prawy wątek wskazywały odpowiednio na poprzednika i następcę. Węzeł, który był inny następca . Zatem lewy i prawy wątek nowego węzła będą:
tmp -> left = par ->left; tmp -> right = par;
Przed wstawieniem lewy wskaźnik rodzica był wątkiem, ale po wstawieniu będzie linkiem wskazującym na nowy węzeł.
par -> lthread = false; par -> left = temp;
Poniższy przykład pokazuje węzeł wstawiany jako lewe dziecko swojego rodzica.
Po wprowadzeniu 13
Poprzednik 14 staje się poprzednikiem 13, więc lewy wątek 13 punktów daje 10.
Następcą liczby 13 jest liczba 14, zatem prawy wątek liczby 13 wskazuje na lewe dziecko, czyli liczbę 13.
Lewy wskaźnik liczby 14 nie jest wątkiem, teraz wskazuje lewe dziecko, czyli liczbę 13.
Przypadek 3: Gdy nowy węzeł zostanie wstawiony jako właściwy element podrzędny
Rodzic tmp jest jego pierwotnym poprzednikiem. Węzeł, który był inrzędowym następcą rodzica, jest teraz inorderowym następcą tego węzła tmp. Zatem lewy i prawy wątek nowego węzła będą:
tmp -> left = par; tmp -> right = par -> right;
Przed wstawieniem prawy wskaźnik rodzica był wątkiem, ale po wstawieniu będzie linkiem wskazującym na nowy węzeł.
par -> rthread = false; par -> right = tmp;
Poniższy przykład pokazuje, że węzeł jest wstawiany jako prawe dziecko swojego rodzica.
Po włożeniu 15
Następca 14 staje się następcą 15, więc prawy wątek 15 wskazuje na 16
Poprzednikiem 15 jest 14, więc lewy wątek 15 wskazuje na 14.
Prawy wskaźnik liczby 14 nie jest wątkiem, teraz wskazuje na prawe dziecko, które wynosi 15.
Implementacja C++ w celu wstawienia nowego węzła w wątkowym drzewie wyszukiwania binarnego:
Tak jak standardowa wkładka BST szukamy wartości klucza w drzewie. Jeżeli klucz już istnieje to zwracamy, w innym przypadku nowy klucz jest wstawiany w miejscu zakończenia wyszukiwania. W BST wyszukiwanie kończy się albo wtedy, gdy znajdziemy klucz, albo gdy osiągniemy NULL lewy lub prawy wskaźnik. Tutaj wszystkie lewe i prawe wskaźniki NULL są zastępowane przez wątki, z wyjątkiem lewego wskaźnika pierwszego węzła i prawego wskaźnika ostatniego węzła. Zatem tutaj wyszukiwanie zakończy się niepowodzeniem, gdy osiągniemy wskaźnik NULL lub wątek.
Realizacja:
C++ // Insertion in Threaded Binary Search Tree. #include using namespace std ; struct Node { struct Node * left * right ; int info ; // False if left pointer points to predecessor // in Inorder Traversal bool lthread ; // False if right pointer points to successor // in Inorder Traversal bool rthread ; }; // Insert a Node in Binary Threaded Tree struct Node * insert ( struct Node * root int ikey ) { // Searching for a Node with given value Node * ptr = root ; Node * par = NULL ; // Parent of key to be inserted while ( ptr != NULL ) { // If key already exists return if ( ikey == ( ptr -> info )) { printf ( 'Duplicate Key ! n ' ); return root ; } par = ptr ; // Update parent pointer // Moving on left subtree. if ( ikey < ptr -> info ) { if ( ptr -> lthread == false ) ptr = ptr -> left ; else break ; } // Moving on right subtree. else { if ( ptr -> rthread == false ) ptr = ptr -> right ; else break ; } } // Create a new node Node * tmp = new Node ; tmp -> info = ikey ; tmp -> lthread = true ; tmp -> rthread = true ; if ( par == NULL ) { root = tmp ; tmp -> left = NULL ; tmp -> right = NULL ; } else if ( ikey < ( par -> info )) { tmp -> left = par -> left ; tmp -> right = par ; par -> lthread = false ; par -> left = tmp ; } else { tmp -> left = par ; tmp -> right = par -> right ; par -> rthread = false ; par -> right = tmp ; } return root ; } // Returns inorder successor using rthread struct Node * inorderSuccessor ( struct Node * ptr ) { // If rthread is set we can quickly find if ( ptr -> rthread == true ) return ptr -> right ; // Else return leftmost child of right subtree ptr = ptr -> right ; while ( ptr -> lthread == false ) ptr = ptr -> left ; return ptr ; } // Printing the threaded tree void inorder ( struct Node * root ) { if ( root == NULL ) printf ( 'Tree is empty' ); // Reach leftmost node struct Node * ptr = root ; while ( ptr -> lthread == false ) ptr = ptr -> left ; // One by one print successors while ( ptr != NULL ) { printf ( '%d ' ptr -> info ); ptr = inorderSuccessor ( ptr ); } } // Driver Program int main () { struct Node * root = NULL ; root = insert ( root 20 ); root = insert ( root 10 ); root = insert ( root 30 ); root = insert ( root 5 ); root = insert ( root 16 ); root = insert ( root 14 ); root = insert ( root 17 ); root = insert ( root 13 ); inorder ( root ); return 0 ; }
Java // Java program Insertion in Threaded Binary Search Tree. import java.util.* ; public class solution { static class Node { Node left right ; int info ; // False if left pointer points to predecessor // in Inorder Traversal boolean lthread ; // False if right pointer points to successor // in Inorder Traversal boolean rthread ; }; // Insert a Node in Binary Threaded Tree static Node insert ( Node root int ikey ) { // Searching for a Node with given value Node ptr = root ; Node par = null ; // Parent of key to be inserted while ( ptr != null ) { // If key already exists return if ( ikey == ( ptr . info )) { System . out . printf ( 'Duplicate Key !n' ); return root ; } par = ptr ; // Update parent pointer // Moving on left subtree. if ( ikey < ptr . info ) { if ( ptr . lthread == false ) ptr = ptr . left ; else break ; } // Moving on right subtree. else { if ( ptr . rthread == false ) ptr = ptr . right ; else break ; } } // Create a new node Node tmp = new Node (); tmp . info = ikey ; tmp . lthread = true ; tmp . rthread = true ; if ( par == null ) { root = tmp ; tmp . left = null ; tmp . right = null ; } else if ( ikey < ( par . info )) { tmp . left = par . left ; tmp . right = par ; par . lthread = false ; par . left = tmp ; } else { tmp . left = par ; tmp . right = par . right ; par . rthread = false ; par . right = tmp ; } return root ; } // Returns inorder successor using rthread static Node inorderSuccessor ( Node ptr ) { // If rthread is set we can quickly find if ( ptr . rthread == true ) return ptr . right ; // Else return leftmost child of right subtree ptr = ptr . right ; while ( ptr . lthread == false ) ptr = ptr . left ; return ptr ; } // Printing the threaded tree static void inorder ( Node root ) { if ( root == null ) System . out . printf ( 'Tree is empty' ); // Reach leftmost node Node ptr = root ; while ( ptr . lthread == false ) ptr = ptr . left ; // One by one print successors while ( ptr != null ) { System . out . printf ( '%d ' ptr . info ); ptr = inorderSuccessor ( ptr ); } } // Driver Program public static void main ( String [] args ) { Node root = null ; root = insert ( root 20 ); root = insert ( root 10 ); root = insert ( root 30 ); root = insert ( root 5 ); root = insert ( root 16 ); root = insert ( root 14 ); root = insert ( root 17 ); root = insert ( root 13 ); inorder ( root ); } } //contributed by Arnab Kundu // This code is updated By Susobhan Akhuli
Python3 # Insertion in Threaded Binary Search Tree. class newNode : def __init__ ( self key ): # False if left pointer points to # predecessor in Inorder Traversal self . info = key self . left = None self . right = None self . lthread = True # False if right pointer points to # successor in Inorder Traversal self . rthread = True # Insert a Node in Binary Threaded Tree def insert ( root ikey ): # Searching for a Node with given value ptr = root par = None # Parent of key to be inserted while ptr != None : # If key already exists return if ikey == ( ptr . info ): print ( 'Duplicate Key !' ) return root par = ptr # Update parent pointer # Moving on left subtree. if ikey < ptr . info : if ptr . lthread == False : ptr = ptr . left else : break # Moving on right subtree. else : if ptr . rthread == False : ptr = ptr . right else : break # Create a new node tmp = newNode ( ikey ) if par == None : root = tmp tmp . left = None tmp . right = None elif ikey < ( par . info ): tmp . left = par . left tmp . right = par par . lthread = False par . left = tmp else : tmp . left = par tmp . right = par . right par . rthread = False par . right = tmp return root # Returns inorder successor using rthread def inorderSuccessor ( ptr ): # If rthread is set we can quickly find if ptr . rthread == True : return ptr . right # Else return leftmost child of # right subtree ptr = ptr . right while ptr . lthread == False : ptr = ptr . left return ptr # Printing the threaded tree def inorder ( root ): if root == None : print ( 'Tree is empty' ) # Reach leftmost node ptr = root while ptr . lthread == False : ptr = ptr . left # One by one print successors while ptr != None : print ( ptr . info end = ' ' ) ptr = inorderSuccessor ( ptr ) # Driver Code if __name__ == '__main__' : root = None root = insert ( root 20 ) root = insert ( root 10 ) root = insert ( root 30 ) root = insert ( root 5 ) root = insert ( root 16 ) root = insert ( root 14 ) root = insert ( root 17 ) root = insert ( root 13 ) inorder ( root ) # This code is contributed by PranchalK
C# using System ; // C# program Insertion in Threaded Binary Search Tree. public class solution { public class Node { public Node left right ; public int info ; // False if left pointer points to predecessor // in Inorder Traversal public bool lthread ; // False if right pointer points to successor // in Inorder Traversal public bool rthread ; } // Insert a Node in Binary Threaded Tree public static Node insert ( Node root int ikey ) { // Searching for a Node with given value Node ptr = root ; Node par = null ; // Parent of key to be inserted while ( ptr != null ) { // If key already exists return if ( ikey == ( ptr . info )) { Console . Write ( 'Duplicate Key !n' ); return root ; } par = ptr ; // Update parent pointer // Moving on left subtree. if ( ikey < ptr . info ) { if ( ptr . lthread == false ) { ptr = ptr . left ; } else { break ; } } // Moving on right subtree. else { if ( ptr . rthread == false ) { ptr = ptr . right ; } else { break ; } } } // Create a new node Node tmp = new Node (); tmp . info = ikey ; tmp . lthread = true ; tmp . rthread = true ; if ( par == null ) { root = tmp ; tmp . left = null ; tmp . right = null ; } else if ( ikey < ( par . info )) { tmp . left = par . left ; tmp . right = par ; par . lthread = false ; par . left = tmp ; } else { tmp . left = par ; tmp . right = par . right ; par . rthread = false ; par . right = tmp ; } return root ; } // Returns inorder successor using rthread public static Node inorderSuccessor ( Node ptr ) { // If rthread is set we can quickly find if ( ptr . rthread == true ) { return ptr . right ; } // Else return leftmost child of right subtree ptr = ptr . right ; while ( ptr . lthread == false ) { ptr = ptr . left ; } return ptr ; } // Printing the threaded tree public static void inorder ( Node root ) { if ( root == null ) { Console . Write ( 'Tree is empty' ); } // Reach leftmost node Node ptr = root ; while ( ptr . lthread == false ) { ptr = ptr . left ; } // One by one print successors while ( ptr != null ) { Console . Write ( '{0:D} ' ptr . info ); ptr = inorderSuccessor ( ptr ); } } // Driver Program public static void Main ( string [] args ) { Node root = null ; root = insert ( root 20 ); root = insert ( root 10 ); root = insert ( root 30 ); root = insert ( root 5 ); root = insert ( root 16 ); root = insert ( root 14 ); root = insert ( root 17 ); root = insert ( root 13 ); inorder ( root ); } } // This code is contributed by Shrikant13
JavaScript < script > // javascript program Insertion in Threaded Binary Search Tree. class Node { constructor (){ this . left = null this . right = null ; this . info = 0 ; // False if left pointer points to predecessor // in Inorder Traversal this . lthread = false ; // False if right pointer points to successor // in Inorder Traversal this . rthread = false ; } } // Insert a Node in Binary Threaded Tree function insert ( root ikey ) { // Searching for a Node with given value var ptr = root ; var par = null ; // Parent of key to be inserted while ( ptr != null ) { // If key already exists return if ( ikey == ( ptr . info )) { document . write ( 'Duplicate Key !n' ); return root ; } par = ptr ; // Update parent pointer // Moving on left subtree. if ( ikey < ptr . info ) { if ( ptr . lthread == false ) ptr = ptr . left ; else break ; } // Moving on right subtree. else { if ( ptr . rthread == false ) ptr = ptr . right ; else break ; } } // Create a new node var tmp = new Node (); tmp . info = ikey ; tmp . lthread = true ; tmp . rthread = true ; if ( par == null ) { root = tmp ; tmp . left = null ; tmp . right = null ; } else if ( ikey < ( par . info )) { tmp . left = par . left ; tmp . right = par ; par . lthread = false ; par . left = tmp ; } else { tmp . left = par ; tmp . right = par . right ; par . rthread = false ; par . right = tmp ; } return root ; } // Returns inorder successor using rthread function inorderSuccessor ( ptr ) { // If rthread is set we can quickly find if ( ptr . rthread == true ) return ptr . right ; // Else return leftmost child of right subtree ptr = ptr . right ; while ( ptr . lthread == false ) ptr = ptr . left ; return ptr ; } // Printing the threaded tree function inorder ( root ) { if ( root == null ) document . write ( 'Tree is empty' ); // Reach leftmost node var ptr = root ; while ( ptr . lthread == false ) ptr = ptr . left ; // One by one print successors while ( ptr != null ) { document . write ( ptr . info + ' ' ); ptr = inorderSuccessor ( ptr ); } } // Driver Program var root = null ; root = insert ( root 20 ); root = insert ( root 10 ); root = insert ( root 30 ); root = insert ( root 5 ); root = insert ( root 16 ); root = insert ( root 14 ); root = insert ( root 17 ); root = insert ( root 13 ); inorder ( root ); // This code contributed by aashish1995 < /script>
Wyjście
5 10 13 14 16 17 20 30
Złożoność czasowa: O(log N)
Złożoność przestrzeni: O(1) ponieważ nie wykorzystuje się dodatkowej przestrzeni.
Utwórz quiz
