数据结构与算法之美
王争
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开篇词 (1讲)
开篇词 | 从今天起,跨过“数据结构与算法”这道坎
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入门篇 (4讲)
01 | 为什么要学习数据结构和算法?
02 | 如何抓住重点,系统高效地学习数据结构与算法?
03 | 复杂度分析(上):如何分析、统计算法的执行效率和资源消耗?
04 | 复杂度分析(下):浅析最好、最坏、平均、均摊时间复杂度
基础篇 (38讲)
05 | 数组:为什么很多编程语言中数组都从0开始编号?
06 | 链表(上):如何实现LRU缓存淘汰算法?
07 | 链表(下):如何轻松写出正确的链表代码?
08 | 栈:如何实现浏览器的前进和后退功能?
09 | 队列:队列在线程池等有限资源池中的应用
10 | 递归:如何用三行代码找到“最终推荐人”?
11 | 排序(上):为什么插入排序比冒泡排序更受欢迎?
12 | 排序(下):如何用快排思想在O(n)内查找第K大元素?
13 | 线性排序:如何根据年龄给100万用户数据排序?
14 | 排序优化:如何实现一个通用的、高性能的排序函数?
15 | 二分查找(上):如何用最省内存的方式实现快速查找功能?
16 | 二分查找(下):如何快速定位IP对应的省份地址?
17 | 跳表:为什么Redis一定要用跳表来实现有序集合?
18 | 散列表(上):Word文档中的单词拼写检查功能是如何实现的?
19 | 散列表(中):如何打造一个工业级水平的散列表?
20 | 散列表(下):为什么散列表和链表经常会一起使用?
21 | 哈希算法(上):如何防止数据库中的用户信息被脱库?
22 | 哈希算法(下):哈希算法在分布式系统中有哪些应用?
23 | 二叉树基础(上):什么样的二叉树适合用数组来存储?
24 | 二叉树基础(下):有了如此高效的散列表,为什么还需要二叉树?
25 | 红黑树(上):为什么工程中都用红黑树这种二叉树?
26 | 红黑树(下):掌握这些技巧,你也可以实现一个红黑树
27 | 递归树:如何借助树来求解递归算法的时间复杂度?
28 | 堆和堆排序:为什么说堆排序没有快速排序快?
29 | 堆的应用:如何快速获取到Top 10最热门的搜索关键词?
30 | 图的表示:如何存储微博、微信等社交网络中的好友关系?
31 | 深度和广度优先搜索:如何找出社交网络中的三度好友关系?
32 | 字符串匹配基础(上):如何借助哈希算法实现高效字符串匹配?
33 | 字符串匹配基础(中):如何实现文本编辑器中的查找功能?
34 | 字符串匹配基础(下):如何借助BM算法轻松理解KMP算法?
35 | Trie树:如何实现搜索引擎的搜索关键词提示功能?
36 | AC自动机:如何用多模式串匹配实现敏感词过滤功能?
37 | 贪心算法:如何用贪心算法实现Huffman压缩编码?
38 | 分治算法:谈一谈大规模计算框架MapReduce中的分治思想
39 | 回溯算法:从电影《蝴蝶效应》中学习回溯算法的核心思想
40 | 初识动态规划:如何巧妙解决“双十一”购物时的凑单问题?
41 | 动态规划理论:一篇文章带你彻底搞懂最优子结构、无后效性和重复子问题
42 | 动态规划实战:如何实现搜索引擎中的拼写纠错功能?
高级篇 (9讲)
43 | 拓扑排序:如何确定代码源文件的编译依赖关系?
44 | 最短路径:地图软件是如何计算出最优出行路径的?
45 | 位图:如何实现网页爬虫中的URL去重功能?
46 | 概率统计:如何利用朴素贝叶斯算法过滤垃圾短信?
47 | 向量空间:如何实现一个简单的音乐推荐系统?
48 | B+树:MySQL数据库索引是如何实现的?
49 | 搜索:如何用A*搜索算法实现游戏中的寻路功能?
50 | 索引:如何在海量数据中快速查找某个数据?
51 | 并行算法:如何利用并行处理提高算法的执行效率?
实战篇 (5讲)
52 | 算法实战(一):剖析Redis常用数据类型对应的数据结构
53 | 算法实战(二):剖析搜索引擎背后的经典数据结构和算法
54 | 算法实战(三):剖析高性能队列Disruptor背后的数据结构和算法
55 | 算法实战(四):剖析微服务接口鉴权限流背后的数据结构和算法
56 | 算法实战(五):如何用学过的数据结构和算法实现一个短网址系统?
加餐:不定期福利 (6讲)
不定期福利第一期 | 数据结构与算法学习书单
不定期福利第二期 | 王争:羁绊前行的,不是肆虐的狂风,而是内心的迷茫
不定期福利第三期 | 测一测你的算法阶段学习成果
不定期福利第四期 | 刘超:我是怎么学习《数据结构与算法之美》的?
总结课 | 在实际开发中,如何权衡选择使用哪种数据结构和算法?
《数据结构与算法之美》学习指导手册
加餐:春节7天练 (7讲)
春节7天练 | Day 1:数组和链表
春节7天练 | Day 2:栈、队列和递归
春节7天练 | Day 3:排序和二分查找
春节7天练 | Day 4:散列表和字符串
春节7天练 | Day 5:二叉树和堆
春节7天练 | Day 6:图
春节7天练 | Day 7:贪心、分治、回溯和动态规划
加餐:用户学习故事 (2讲)
用户故事 | Jerry银银:这一年我的脑海里只有算法
用户故事 | zixuan:站在思维的高处,才有足够的视野和能力欣赏“美”
结束语 (3讲)
结束语 | 送君千里,终须一别
第2季回归 | 这一次,我们一起拿下设计模式!
打卡召集令 | 60 天攻克数据结构与算法
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24 | 二叉树基础(下):有了如此高效的散列表,为什么还需要二叉树?

王争 2018-11-14
上一节我们学习了树、二叉树以及二叉树的遍历,今天我们再来学习一种特殊的的二叉树,二叉查找树。二叉查找树最大的特点就是,支持动态数据集合的快速插入、删除、查找操作。
我们之前说过,散列表也是支持这些操作的,并且散列表的这些操作比二叉查找树更高效,时间复杂度是 O(1)。既然有了这么高效的散列表,使用二叉树的地方是不是都可以替换成散列表呢?有没有哪些地方是散列表做不了,必须要用二叉树来做的呢?
带着这些问题,我们就来学习今天的内容,二叉查找树!

二叉查找树(Binary Search Tree)

二叉查找树是二叉树中最常用的一种类型,也叫二叉搜索树。顾名思义,二叉查找树是为了实现快速查找而生的。不过,它不仅仅支持快速查找一个数据,还支持快速插入、删除一个数据。它是怎么做到这些的呢?
这些都依赖于二叉查找树的特殊结构。二叉查找树要求,在树中的任意一个节点,其左子树中的每个节点的值,都要小于这个节点的值,而右子树节点的值都大于这个节点的值。 我画了几个二叉查找树的例子,你一看应该就清楚了。
前面我们讲到,二叉查找树支持快速查找、插入、删除操作,现在我们就依次来看下,这三个操作是如何实现的。

1. 二叉查找树的查找操作

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精选留言(142)

  • 失火的夏天
    确定二叉树高度有两种思路:第一种是深度优先思想的递归,分别求左右子树的高度。当前节点的高度就是左右子树中较大的那个+1;第二种可以采用层次遍历的方式,每一层记录都记录下当前队列的长度,这个是队尾,每一层队头从0开始。然后每遍历一个元素,队头下标+1。直到队头下标等于队尾下标。这个时候表示当前层遍历完成。每一层刚开始遍历的时候,树的高度+1。最后队列为空,就能得到树的高度。

    作者回复: 👍 大家可以看看这条留言

    2018-11-14
    14
    241
  • 拉欧
    递归法,根节点高度=max(左子树高度,右子树高度)+1

    作者回复: 👍 精髓

    2018-11-14
    101
  • Smallfly
    老师我有一个疑问,二叉树删除时,如果待删除节点有两个子节点,能否用左子树中的最大值来替换待删除节点呢?

    作者回复: 好像也可以 👍

    2018-11-15
    7
    57
  • Monday
    1、思考题:leetcode 104 题,可以使用递归法。
    递归公式: depth =Math.max(maxDepth(node.left), maxDepth(node.right) )+ 1;
    递归出口: depth = 0 (node == null)
    2、二叉查找树的删除操作(无重复的数据)leetcode 450。
    根据老师的思路,先不看代码,自己写了好长段时间,写出来都跑过leetcode的所有案例。回过头来再看老师的删除的代码,感觉到了巧妙之处就是:当删除节点有两个子节点的情况,很巧得一起套用了删除结点子节点个数小于1的两种场景。

    作者回复: 是的 钻研精神值得称赞👍

    2018-11-17
    1
    48
  • 一般社员
    老师,不理解删除有两个子节点那段代码,最后删除minp,不是minpp.left =null,minp =null吗
    2018-11-14
    5
    40
  • 🌟
    姜威老大没写总结笔记了吗?我是个算法菜鸟萌新,一直看着姜大佬的笔记总结学习。。。
    2018-11-26
    24
  • www.xnsms.com小鸟接码
    p.data = minP.data; // 将 minP 的数据替换到 p 中
    p = minP; // 下面就变成了删除 minP 了
    pp = minPP;


    总于看明白这段代码了……各位老铁,单纯看这3行代码是看不出是删除后继节点的,是要结合后面的代码来看的……不过说实话这种代码是不好看的懂……

    作者回复: 😄 是不好看懂

    2018-11-15
    1
    15
  • 莫弹弹
    在sf的微信公众号上刚好看到二叉树相关的文章,二叉树常规操作都有了,基本思路是:

    - 只有一个根结点时,二叉树深度为 1
    - 只有左子树时,二叉树深度为左子树深度加 1
    - 只有右子树时,二叉树深度为右子树深度加 1
    - 同时存在左右子树时,二叉树深度为左右子树中深度最大者加 1

    https://mp.weixin.qq.com/s/ONKJyusGCIE2ctwT9uLv9g

    作者回复: 👍

    2018-11-14
    10
  • 一个慢慢爬行的普通人
    p = minP; // 下面就变成了删除 minP 了...
    pp = minPP;
    老师,对这里不太搞懂,似乎也有些人对这里感到困惑,老师可以对这两句集中解释下嘛

    作者回复: 好的。我们用后继节点替换到要删除节点的位置。 然后就变成删除后继节点的问题了。为了逻辑统一 代码书写简洁。我们把后继节点赋给了p

    2018-11-14
    9
  • Ryan-Hou
    平衡树相比于哈希表,保存了节点数据间的顺序信息,所以操作的时间复杂度上会比哈希表大(因为额外的提供了顺序性,对应的会有代价)。也正因为保存了顺序性,平衡树可以方便的实现min, max, ceil, floor 等操作,所以个人认为这两种数据结构最大的不同在于这里,有不同的取舍
    2018-11-14
    8
  • allean
    连续看好几遍,每一次的感受都更深刻,谢谢老师。可是有一点要吐槽下,老师给变量命名也有点太随意了啊,二叉树删除节点那个,好多p啊,看的晕了都
    2019-01-14
    7
  • 追风者
    更新二十多篇了,王老师把前面文章的课后思考题都总结回答一下吧。

    作者回复: 好的 基础篇完了后会集中答疑一下

    2018-11-15
    7
  • 李沁
    这两句代码一开始看得很晕
    p = minP; // 下面就变成了删除 minP 了
    pp = minPP;

    后面想到其实代码还没有终结,如果minP是右子树的最左节点,那么这个节点肯定是没有左子树的。
    这步操作其实可以理解为把这个节点标记要删除,用后面的删除只有一个子树或没有子树的节点的逻辑去做
    2019-05-01
    6
  • 李建辉
    看了下老师显示的代码,发现老师的删除二叉查找树节点的代码写的有点问题,为此自己实现了一下,希望老师指正:
    先说老师代码问题所在:
        p.data = minP.data; // 将 minP 的数据替换到 p 中
        p = minP; // 下面就变成了删除 minP 了
        pp = minPP;
    这里是有问题的,感觉正确的应该是
    findNode.setData(minP.getData());//覆盖原来的值
    minPP.setLeftNode(minP.getRightNode());//替代删除节点的父节点的左节点指向替代删除节点的右节点

    贴上自己的删除代码:
    /**
    * 删除查找二叉树的一个节点
    * @param root
    * @param value
    */
    public static void delete(Node root,int value) {
    Node findNode = root; //记录当前要删除的节点
    Node fatherNode = null; //记录删除节点的父节点
    while (findNode != null && findNode.getData() != value) {
    fatherNode = findNode;
    if (findNode.getData() < value) {
    findNode = findNode.getRightNode();
    } else if (findNode.getData() > value) {
    findNode = findNode.getLeftNode();
    }
    }
    if (findNode != null) {
    if (findNode.getLeftNode() != null && findNode.getRightNode() != null) {//要删除节点 左节点和右节点都存在
    Node minP = findNode.getRightNode(); //minP是获取右节点下面的最小节点
    Node minPP = findNode; //minPP是minP的父节点
    while (minP.getLeftNode() != null) {
    minPP = minP;
    minP = minP.getLeftNode();
    }
    findNode.setData(minP.getData());//覆盖原来的值
    minPP.setLeftNode(minP.getRightNode());//替代删除节点的父节点的左节点指向替代删除节点的右节点
    }else{//要删除节点 左节点和右节点有一个存在 或全部都不存在
    Node tidai = null;
    if (findNode.getLeftNode() == null && findNode.getRightNode() != null) {
    tidai = findNode.getRightNode();
    }
    if (findNode.getLeftNode() != null && findNode.getRightNode() == null) {
    tidai = findNode.getLeftNode();
    }
    if (fatherNode == null) { //父节点为空 即为根节点
    root = tidai;
    } else if (fatherNode.getRightNode().getData() == value) {
    fatherNode.setRightNode(tidai);
    } else {
    fatherNode.setLeftNode(tidai);
    }
    }
    }

    }
    2018-11-15
    5
  • 陆老师
    有一种更容易理解复杂度的思路,二叉查找树类似二分法搜索,每次缩小一半的区间,而二分查找法时间复杂度就是logN

    作者回复: 是的,👍

    2019-03-13
    1
    4
  • humor
    装载因子太大,不是浪费空间,而是节省空间吧?
    2018-12-28
    4
  • kakasi
    老师,看了二叉树的优点和适用场景,跳表不是都满足吗?
    2018-11-28
    4
  • james
    散列表装载因子不能太大,特别是基于开放寻址法解决冲突的散列表,不然会浪费内存空间。
    修改:应该是装在因子不能太小吧
    2018-11-22
    1
    4
  • 等风来
    老师:删除示例的25节点的右节点[21]错误;
    删除节点有两个节点
    p = minP; // 下面就变成了删除 minP 了...
    pp = minPP;
    是不是应该改成: minPP.Left = minP.Right;

    作者回复: 图已经改正 多谢指出。
    代码应该没错

    2018-11-14
    4
  • PhilZhang
    对于二叉搜索树各种操作的复杂度,有更容易理解的解释方法:每次操作后数据量都减少了一半,所以复杂度自然是logN。

    作者回复: 👍

    2018-11-18
    3
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