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平衡二叉树(Balanced Binary Tree)是一种特殊的二叉搜索树,其中每个节点的左右子树的高度差不超过1。这种平衡性确保了树的操作(如插入、删除和查找)在最坏情况下的时间复杂度为O(log n)。
本题详细解读
平衡二叉树的定义
平衡二叉树是一种二叉搜索树,其中每个节点的左右子树的高度差不超过1。这意味着树的高度是平衡的,从而保证了树的操作效率。
平衡二叉树的性质
- 高度平衡:每个节点的左右子树的高度差不超过1。
- 递归定义:平衡二叉树的左右子树也必须是平衡二叉树。
- 操作效率:由于树的高度平衡,插入、删除和查找操作的时间复杂度为O(log n)。
平衡二叉树的实现
平衡二叉树的实现通常通过自平衡二叉搜索树(如AVL树或红黑树)来完成。这些树在插入或删除节点时会自动调整结构,以保持树的平衡性。
平衡二叉树的应用
平衡二叉树广泛应用于需要高效查找、插入和删除操作的场景,如数据库索引、内存管理、编译器设计等。
平衡二叉树的示例
以下是一个简单的平衡二叉树的示例:
10 / \ 5 20 / \ / \ 2 7 15 30
在这个示例中,每个节点的左右子树的高度差都不超过1,因此这是一棵平衡二叉树。
平衡二叉树的验证
验证一棵二叉树是否为平衡二叉树,可以通过递归计算每个节点的左右子树的高度差来实现。如果所有节点的左右子树高度差都不超过1,则该树是平衡的。
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在这个代码中,check_height
函数递归地计算每个节点的左右子树的高度,并检查高度差是否超过1。如果超过1,则返回-1,表示树不平衡。