请问这个BST节点删除算法的工作?(How does this BST node-deletion

2019-09-19 04:44发布

我试图遵循BST算法由威巴尼特“数据结构与算法” ,但我不明白它下面介绍的节点删除算法。

第3.3节(第22页)

从BST中删除节点是相当简单的,有四个问题需要注意:

  1. 以除去值是叶节点; 要么
  2. 除去值有右子树,但没有左子树; 要么
  3. 除去值有左子树,但没有右子树; 要么
  4. 除去值既具有左,右子树在这种情况下,我们推动左子树的最大值。

图3.2(第22页)

    23
   /  \
  14   31
 /
7
 \
  9
  • 案例#1点到9点。
  • 案例#2点至7点。
  • 案例#3点到节点14。
  • 案例#4点到节点23。

我上面的解释为#4的文字意味着,当我们删除23,我们提倡14根,使31其右孩子:

  14
 /  \
7   31
 \
  9

......但是这本书的情形#4算法(从第23页。)bamboozles我(我在这里的Java重写它):

1 boolean remove(T value) {
2   // ...
3
4   // case #4
5   Node largestValueNode = nodeToRemove.left;
6   while (largestValueNode.right != null) {
7       // find the largest value in the left subtree of nodeToRemove
8       largestValueNode = largestValueNode.right;
9   }
10  
11  // delete the right child of largestValueNode's parent
12  findParent(largestValueNode.value).right = null;
13  nodeToRemove.value = largestValueNode.value;
14  
15  count--;
16  return true; // successful
17}

如果我按照算法中, largestValueNode是节点14,所以它的父节点是23 为什么算法抵消母公司的右子?

为什么13号线复制largestValueNode的价值到节点被删除?

我会一直预期线11-13为:

11  if (largestValueNode != null)
12      largestValueNode.right = nodeToRemove.right;
13  nodeToRemove.right = null;

编辑:

这本书的算法确实有一个bug。 解决方法是如下:

1 boolean remove(T value) {
2   // ...
3
4   // case #4
5   Node largestValueNode = nodeToRemove.left;
6   while (largestValueNode.right != null) {
7       // find the largest value in the left subtree of nodeToRemove
8       largestValueNode = largestValueNode.right;
9   }
10  
11  Node p = findParent(largestValueNode.value);
12  if (p != null) {
13      if (nodeToRemove == p)
14          nodeToRemove.left = largestValueNode.left;
15      else
16          p.right = largestValueNode.left;
17  }
18  nodeToRemove.value = largestValueNode.value;
19  
20  count--;
21  return true; // successful
22}

Answer 1:

如果你这样做

11  if (largestValueNode != null)
12      largestValueNode.right = nodeToRemove.right;
13  nodeToRemove.right = null;

你不考虑其中的情况下14可能有一个正确的孩子。 例如:

     23
    / \
   14  31
  / \
 7   15
  \
   9

你的解决方案时,除23

     15
    / \
   14  31
  / 
 7  
  \
   9

所以,你设置的右子15的原始父, 14为空。 这是第一个代码在做什么。

编辑:解决您的评论

有了您的解决方案,你会得到

     23
    / 
   14  
  / \
 7   15
  \   \
   9   31

另外,原来的代码也是错误的; 尝试是这样的:

if(nodeToRemove == findParent(largestValueNode.value))
   nodeToRemove.left = largestValueNode.left
else
   findParent(largestValueNode.value).right = largestValueNode.left
nodeToRemove.value = largestValueNode.value

而且回答,“为什么13号线复制largestValueNode的值到要删除的节点?”

我们删除largestValueNode ,我们存储它的值之前,这nodeToRemove



Answer 2:

好像这本书的算法是错误的,这个特殊的例子(假设你已经翻译成Java完美:))。 它是做你所提到的什么,但它是正确的情况下:

其中nodeToRemove = 23,并在您的BST 14有一个右子15本书的算法将用15代替这里23和集合14的右孩子为null。 你的算法将无法在这种情况下。



Answer 3:

以在该行仔细一看:

largestValueNode.right = nodeToRemove.right;

请注意,此行如何导致14看起来像这样(忽略孙子):

  14
 /  \
7   31

但是,这到底是什么期望! 由于14现在有31为右孩子,它不再正确了31是的右子15 ,所以对于清理的缘故,右侧孩子15被设置为NULL。



Answer 4:

好知道原来的编码是错误的 - 我刚刚花了那几个小时,以为我失去了一些东西的全部时间。 如果根元素传递,反正根元素去除未因素有一个NPE问题。

这是我大概可以使用一些优化的Java实现 - 建议表示欢迎。 O (n log n)最坏情况。 下面的测试。

public boolean remove(final T value0) {
    BinarySearchTreeNode<T> target = findNode(value0);

        // Node DNE
        if (target == null) {
            return false;
        }

        // Both children populated, no need for parent
        if (target.right != null && target.left != null) {
            BinarySearchTreeNode<T> max = maxChild(target.left);
            findParent(max.value).right = null;
            target.value = max.value;
        }
        // Root element targeted, parent DNE
        else if (target == root) {
            if (target.right == null && target.left == null) {
                root = null;
            }
            else if (target.right == null) {
                root = target.left;
            }
        else {
            root = target.right;
        }
    }
    // Non-root, single-child node - find if L or R child, update parent reference.
    else {
        BinarySearchTreeNode<T> parent = findParent(value0);

        if (target.right == null && target.left != null) {
            if (target.value.compareTo(parent.value) < 0) {
                parent.left = target.left;
            }
            else {
                parent.right = target.left;
            }
        }
        else if (target.right != null && target.left == null) {
            if (target.value.compareTo(parent.value) < 0) {
                parent.left = target.right;
            }
            else {
                parent.right = target.right;
            }
        }
    }       

    return true;
}

单元测试(全部通过,很明显):

package BinarySearchTreeTests;

import static org.junit.Assert.assertEquals;
import static org.junit.Assert.assertFalse;
import static org.junit.Assert.assertNull;
import static org.junit.Assert.assertTrue;

import org.junit.Before;
import org.junit.Test;

public class Remove {
    BinarySearchTree<Integer> tree;

@Before
public void setUp() {
    tree = new BinarySearchTree<Integer>();
}

@Test
public void fromEmptyTree() {
    assertFalse(tree.remove(8));
}

@Test
public void fromTreeWithOnlyRootNode() {
    tree.add(10);
    assertTrue(tree.remove(10));
    assertNull(tree.root);
}

@Test
public void nonexistentElement() {
    tree.add(10);
    assertFalse(tree.remove(8));
}

/**
 *     N
 * 10--|
 *     |  6
 *     5--|
 *        3
 */
@Test
public void nodeWithNoRightChildren() {
    tree.add(10);
    tree.add(5);
    tree.add(6);
    tree.add(3);
    tree.remove(10);
    assertEquals(tree.root.value, Integer.valueOf(5));
    assertEquals(tree.root.left.value, Integer.valueOf(3));
    assertEquals(tree.root.right.value, Integer.valueOf(6));
}

/**
 *         17
 *     15--|
 *     |   13
 * 10--|
 *     N
 */
@Test
public void nodeWithNoLeftChildren() {
    tree.add(10);
    tree.add(15);
    tree.add(17);
    tree.add(13);
    tree.remove(10);
    assertEquals(tree.root.value, Integer.valueOf(15));
    assertEquals(tree.root.left.value, Integer.valueOf(13));
    assertEquals(tree.root.right.value, Integer.valueOf(17));
}

/**
 *           19
 *        17-|
 *        |  16
 *     15-|
 *     |  |  14
 *     |  13-|
 *     |     12
 * 10--|
 *     N
 */       
@Test
public void nodeWithLeftAndRightChildren() {
    tree.add(10);
    tree.add(15);
    tree.add(17);
    tree.add(13);
    tree.add(19);
    tree.add(16);
    tree.add(14);
    tree.add(12);

    tree.remove(15);
    assertEquals(tree.root.right.value, Integer.valueOf(14));
    assertNull(tree.root.right.left.right);
}

/**
 *           18
 *        15-|
 *        |  [ALWAYS EMPTY]
 *     15-|
 *     |  |  13
 *     |  12-|
 *     |     11
 * 10--|
 *     N
 * 
@Test
public void removeDuplicate() {
    Above diagram shows duplicate cases are already tested implicitly.
    fail();
} */
}


文章来源: How does this BST node-deletion algorithm work?