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AVL.cpp
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AVL.cpp
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#pragma once
#include<iostream>
#include"linkStack.cpp"
#include"error.cpp"
template<class T>
class AVL
{
private:
struct Node
{
T data;
Node *left,*right;
Node(const T&x,Node* y=NULL,Node* z=NULL):data(x),left(y),right(z){}
Node():left(NULL),right(NULL){}
};
Node *root;
Node *findElement(const T& x) const
{
if(!root)
return NULL;
linkStack<Node*> s;
Node*p;
s.push(root);
while(!s.isEmpty())
{
p=s.pop();
if(x==p->data)
return p;
if(p->right)
s.push(p->right);
if(p->left)
s.push(p->left);
}
return NULL;
}
Node*findNth(int n) const//找到第n大的
{
if(!root)
return NULL;
Node*p;
linkStack<Node*>s;
s.push(root);
p=root;
while(p->left){
s.push(p->left);
p=p->left;
}
while(!s.isEmpty())
{
p=s.pop();
if(!(--n)) return p;
if(p->right)
{
s.push(p->right);
p=p->right;
while(p->left)
{
s.push(p->left);
p=p->left;
}
}
}
return NULL;
}
public:
AVL(){root=NULL;}
~AVL()
{
if(!root) return;
linkStack<Node*> s;
Node *tmp;
s.push(root);
while(!s.isEmpty())
{
tmp=s.pop();
if(tmp->right)
s.push(tmp->right);
if(tmp->left)
s.push(tmp->left);
delete tmp;
}
}
bool isEmpty()const
{return root==NULL;}
void LL(Node*&pointer)//旋转需要使用指针的引用
{
if(!pointer || !pointer->left)
throw error("AVL LL rotation error");
Node*tmp=pointer->left;
pointer->left=tmp->right;
tmp->right=pointer;
pointer=tmp;
}
void RR(Node*&pointer)
{
if(!pointer||!pointer->right)
throw error("AVL RR rotation error");
Node *tmp=pointer->right;
pointer->right=tmp->left;
tmp->left=pointer;
pointer=tmp;
}
void LR(Node*&pointer)
{
RR(pointer->left);
LL(pointer);
}
void RL(Node*&pointer)
{
LL(pointer->right);
RR(pointer);
}
int height(Node*p)const
{
if(!p)
return 0;
int max=0;
int h;
Node *pointer;
linkStack<Node*> nS;
linkStack<int> hS;
nS.push(p);
hS.push(1);
while(!nS.isEmpty())
{
h=hS.pop();
pointer=nS.pop();
if(h>max)
max=h;
h++;//子树的高度
if(pointer->right){
nS.push(pointer->right);
hS.push(h);
}
if(pointer->left){
nS.push(pointer->left);
hS.push(h);
}
}
return max;
}
void traverse()const
{
traverse(root);
}
void traverse(Node*p)const
{
if(!p)
return;
linkStack<Node*> nS;
linkStack<int> tS;
Node*pointer;
int time;
nS.push(p);
tS.push(0);
while(!nS.isEmpty())
{
pointer=nS.pop();
time=tS.pop()+1;
if(time==2){
std::cout<<pointer->data<<' ';
if(pointer->right){
nS.push(pointer->right);
tS.push(0);
}
}
else if(time==1)
{
nS.push(pointer);
tS.push(time);
if(pointer->left)
{
nS.push(pointer->left);
tS.push(0);
}
}
}
}
void insert(const T&x)
{
insert(x,root);
}
void insert(const T&x,Node*&p)
{
if(!p){
p=new Node(x);
return;
}
if(x<p->data)
{
insert(x,p->left);
int lH=height(p->left);
int rH=height(p->right);
if(lH-rH>=2)
{
if(x<p->left->data){
//std::cout<<p->data<<"adaping LL\n";
LL(p);
}
else{
//std::cout<<p->data<<"adaping LR\n";
LR(p);
}
}
}
else if(x>p->data)
{
insert(x,p->right);
int lH=height(p->left);
int rH=height(p->right);
if(lH-rH<=-2)
{
if(x<p->right->data){
//std::cout<<p->data<<"adaping RL\n";
RL(p);
}
else{
//std::cout<<p->data<<"adaping RR\n";
RR(p);
}
}
}
}
bool adjust(Node*&p,bool left)
{
if(left)
{
int minus=height(p->left)-height(p->right);
switch(minus)
{
case 0:return false;
case -1:return true;
case -2:
minus=height(p->right->left)-height(p->right->right);
switch(minus)
{
case 1:RL(p);return false;
case 0:RR(p);return true;
case -1:RR(p);return false;
}
}
}
else
{
int minus=height(p->right)-height(p->left);
switch(minus)
{
case 0:
return false;
case -1:
return true;
case -2:
minus=height(p->left->left)-height(p->left->right);
switch(minus)
{
case 1:LL(p);return false;
case 0:LL(p);return true;
case -1:LR(p);return false;
}
}
}
return true;//这个仅仅是为了去除warnin,实际运行中应该在此之前就返回了。
}
bool del(const T&x,Node*&p)
{
if(!p)
return true;
if(x<p->data)
{
if(del(x,p->left))
return true;
else return adjust(p,true);
}
else if(x>p->data)
{
if(del(x,p->right))
return true;
else return adjust(p,false);
}
else if(p->left&&p->right)//找到被删除的元素而且左右子树都存在
{
Node*pointer=p->right;
while(pointer->left)
pointer=pointer->left;
p->data=pointer->data;
if(del(pointer->data,p->right)) //此时在右子树上删除而不是在替身节点删除 这个非常关键!!!!!!!!!
return true;
else
return adjust(p,false);
// else
// {
// p->data=p->right->data;
// if(del(x,p->right))
// return true;
// else //虽然许多else有些赘余,但是为了可读性好一点还是加上
// return adjust(p,false);
// }
}
else
{
Node*tmp=p;
p=p->left?p->left:p->right;
delete tmp;
return false;
}
}
void del(const T&x)
{
del(x,root);
}
bool find(const T &x)const{return findElement(x);}
T findnTH(int n) const //找到第n大的
{
Node*p=findNth(n);
if(p)
return p->data;
throw error("AVL findnTH out of boundary");
}
};
// int main()
// {
// AVL<int> tree;
// int a[]={12,54,86,4,96,34,94,2524,5,62,58,125,79,13,94,523};
// int m[]={3,9,1,99};
// int n[]={2524,5,2432,13};
// for(auto i:a)
// tree.insert(i);
// tree.traverse();
// std::cout<<'\n';
// try
// {
// for(auto i:m)
// std::cout<<tree.findnTH(i)<<' ';
// }
// catch(const error& e)
// {
// std::cerr << e.what() << '\n';
// }
// for(auto i:n)
// std::cout<<(tree.find(i)?"Found":"Not find")<<i<<'\n';
// // for(auto i:a){
// // tree.del(i);
// // tree.traverse();
// // std::cout<<'\n';
// // }
// // std::cout<<(tree.isEmpty()?"EMPTY":"NOT EMPTY");
// }