Что такое findslide.org?

FindSlide.org - это сайт презентаций, докладов, шаблонов в формате PowerPoint.


Для правообладателей

Обратная связь

Email: Нажмите что бы посмотреть 

Яндекс.Метрика

Презентация на тему Сбалансированные деревья поиска

Содержание

Пример: Необходимо расположить все слова некоторого текста в алфавитном порядкеДля решения данной задачи можно построить бинарное дерево поиска и затем воспользоваться инфиксным обходом всех узлов дерева
Сбалансированные деревья поиска Пример: Необходимо расположить все слова некоторого текста в алфавитном порядкеДля решения данной Допустим задан текст«Сэр Исаак Ньютон по секрету признавался друзьям, что он знает, Текст в алфавитном порядке:ведет гравитациядрузьямзнаетИсааккакненоНьютононпопочемупризнавался себясекретусэрчто Построение деревасэр Дерево оптимальной структуры:Ньютон Высота бинарного дерева Пусть бинарное дерево содержит элементы:10, 20, 30, 40, 50, Дерево максимальной высоты Дерево минимальной высотыПорядок вставки элементов:40, 20, 60, 10, 30, 50, 70 Высота бинарного дерева Высота бинарного дерева зависит от порядка выполнения операций вставки Цель:Создание деревьев, не теряющих баланса при выполнении операций вставки и удаленияЭффективность поиска 2-3 деревоКаждый узел 2-3 дерева содержит одно или два значенияУзлы дерева делятся 2-3 деревоПринцип упорядоченности для 2-3 дерева:Для 2-узла – все значения, лежащие в Принцип упорядоченности для 2-3 дерева:Для 3-узла – упорядоченность означает следующее: Пусть А1 Пример 2-3 дерева1521 | 2228 | 30 5 | 8 4 | Пример нарушения структуры 2-3 дерева1521 | 2228 | 30 5 | 8 2-3 дерево2-3 дерево не является бинарнымВсе листья 2-3 дерева находятся на одном Физическое представление 2-3 дерева152128 5 4 11 16224 10 8 13 193025Высота Вставка элементовВставка элементов осуществляется только в листьяВ случае, если после вставки элемента Вставка элементов23 Вставка элементов Вставка элементов12 Вставка элементов1521 | 2228 | 30 5 | 8 4 | 1011 Вставка элементов1521 | 2228 | 30 5 | 8 4 | 1016 Вставка элементов1521 | 2228 | 30 5 | 8 4 | 10 Вставка элементов1521 | 2228 | 30 5 | 816 | 1923 |241311210124 Удаление элементовНаходим ближайшее наибольшее значение и заменяем удаляемый узел Удаление элементовСклеиваем значения 12 и 13 Удаление элементовИспользуем метод переливания Удаление элементов 2 61112|13 4 7 | 8 0 | 1Ссылка на Преимущества 2-3 дерева2-3 дерево всегда сбалансированоЭффективность алгоритма поиска в таком дереве имеет порядок O(log2(N)) 2-3-4 деревья2-3-4 дерево может содержать четырехместные узлыПо сравнению с 2-3 деревом алгоритмы 2-3-4 деревья2-3-4 деревом высотой h называется дерево, которое пусто или имеет один 2-3-4 деревьяПравила размещения данных1) K(TL) Вставка элементовЧетырехместный узел разделяется сразу после обнаружения, при этом один из его Вставка элементов Вставка элементов Вставка элементовДобавим значение 70 Вставка элементовДобавим значения 80 и 15 Вставка элементов Вставка элементов Разделение четырехместных узлов при вставкеВозможны случаи:Узел является корнемУзел имеет двухместого родителяУзел имеет трехместного родителя Удаление элементовНаходим узел, содержащий данный элементЗаменяем элемент его симметричным преемником (самый левый Удаление элементовПри проходе дерева во время поиска элемента, необходимо сразу преобразовать каждый ЗаключениеДостоинства 2-3 и 2-3-4 деревьев заключается в том, что они хорошо сохраняют ЗаключениеНесмотря на то, что высота рассмотренных деревьев ниже, чем у бинарного дерева
Слайды презентации

Слайд 2 Пример: Необходимо расположить все слова некоторого текста в алфавитном

Пример: Необходимо расположить все слова некоторого текста в алфавитном порядкеДля решения

порядке
Для решения данной задачи можно построить бинарное дерево поиска

и затем воспользоваться инфиксным обходом всех узлов дерева

Слайд 3 Допустим задан текст
«Сэр Исаак Ньютон по секрету признавался

Допустим задан текст«Сэр Исаак Ньютон по секрету признавался друзьям, что он

друзьям, что он знает, как гравитация ведет себя, но

не знает почему»

Слайд 4 Текст в алфавитном порядке:
ведет
гравитация
друзьям
знает
Исаак
как
не
но
Ньютон
он
по
почему
признавался себя
секрету
сэр
что

Текст в алфавитном порядке:ведет гравитациядрузьямзнаетИсааккакненоНьютононпопочемупризнавался себясекретусэрчто

Слайд 5 Построение дерева
сэр

Построение деревасэр

Слайд 6 Дерево оптимальной структуры:
Ньютон

Дерево оптимальной структуры:Ньютон

Слайд 7 Высота бинарного дерева
Пусть бинарное дерево содержит элементы:10,

Высота бинарного дерева Пусть бинарное дерево содержит элементы:10, 20, 30, 40,

20, 30, 40, 50, 60, 70
Последовательная вставка элементов дает

дерево максимальной высоты:



Слайд 8 Дерево максимальной высоты

Дерево максимальной высоты

Слайд 9
Дерево минимальной высоты
Порядок вставки элементов:
40, 20, 60, 10,

Дерево минимальной высотыПорядок вставки элементов:40, 20, 60, 10, 30, 50, 70

30, 50, 70


Слайд 10 Высота бинарного дерева
Высота бинарного дерева зависит от

Высота бинарного дерева Высота бинарного дерева зависит от порядка выполнения операций

порядка выполнения операций вставки и удаления элементов
Высота бинарного дерева,

состоящего из N элементов меняется от log2(N+1) до N


Слайд 11 Цель:
Создание деревьев, не теряющих баланса при выполнении операций

Цель:Создание деревьев, не теряющих баланса при выполнении операций вставки и удаленияЭффективность

вставки и удаления
Эффективность поиска в таких деревьев близка к

максимальной


Слайд 12 2-3 дерево
Каждый узел 2-3 дерева содержит одно или

2-3 деревоКаждый узел 2-3 дерева содержит одно или два значенияУзлы дерева

два значения
Узлы дерева делятся на две категории:
Листья
Промежуточные узлы: Если промежуточный

узел содержит одно значение, то он имеет два непустых поддерева (2-узел) Если он содержит два значения, то он имеет три непустых поддерева (3-узел)
Все листья лежат на одном уровне

Слайд 13 2-3 дерево
Принцип упорядоченности для 2-3 дерева:
Для 2-узла –

2-3 деревоПринцип упорядоченности для 2-3 дерева:Для 2-узла – все значения, лежащие

все значения, лежащие в левом поддереве, имеют значения, меньшие

значений в узле, а значения, лежащие в правом поддереве – больше или равны значениям, хранящимся в узле

Слайд 14 Принцип упорядоченности для 2-3 дерева:
Для 3-узла – упорядоченность

Принцип упорядоченности для 2-3 дерева:Для 3-узла – упорядоченность означает следующее: Пусть

означает следующее: Пусть А1 и А2– значения ключей элементов, хранящиеся

в узле (А1 < А2), Т1 , Т2, Т3 – поддеревья этого узла. Тогда справедливо неравенство:
K(Т1 )< А1 где K(Тi )- значения поисковых ключей в i-том поддереве


Слайд 15 Пример 2-3 дерева

15
21 | 22
28 | 30
5

Пример 2-3 дерева1521 | 2228 | 30 5 | 8 4

| 8
4 | 10
11 | 13
16 | 19
2
24


Слайд 16 Пример нарушения структуры 2-3 дерева

15
21 | 22
28 |

Пример нарушения структуры 2-3 дерева1521 | 2228 | 30 5 |

30
5 | 8
4 | 10
11 | 13
2
24


Слайд 17 2-3 дерево
2-3 дерево не является бинарным
Все листья 2-3

2-3 дерево2-3 дерево не является бинарнымВсе листья 2-3 дерева находятся на

дерева находятся на одном и том же уровне
Высота 2-3

дерева никогда не превышает минимальную высоту бинарного дерева, содержащего такое количество элементов

Слайд 18 Физическое представление 2-3 дерева

15
21
28
5
4
11
16
2
24
10

Физическое представление 2-3 дерева152128 5 4 11 16224 10 8 13


8
13
19
30
25
Высота дерева с точки зрения логической

структуры равна 3
С точки зрения физической структуры – 5

Слайд 19 Вставка элементов
Вставка элементов осуществляется только в листья
В случае,

Вставка элементовВставка элементов осуществляется только в листьяВ случае, если после вставки

если после вставки элемента образуется переполненный узел, поступают следующим

образом:
Узел делится на два узла, при этом среднее значение поднимается на уровень выше и присоединяется к узлу на предыдущем уровне

Слайд 20 Вставка элементов

23

Вставка элементов23

Слайд 21 Вставка элементов

Вставка элементов

Слайд 22 Вставка элементов

12

Вставка элементов12

Слайд 23 Вставка элементов

15
21 | 22
28 | 30
5 |

Вставка элементов1521 | 2228 | 30 5 | 8 4 |

8
4 | 10
11 | 12 |13
16 | 19
2
23

|24

Переполнение узла


Слайд 24 Вставка элементов

15
21 | 22
28 | 30
5 |

Вставка элементов1521 | 2228 | 30 5 | 8 4 |

8
4 | 10
16 | 19
12
23 |24
Разбиваем на 2

узла

13

11

2

Поднимаем вверх


Слайд 25 Вставка элементов

15
21 | 22
28 | 30
5 |

Вставка элементов1521 | 2228 | 30 5 | 8 4 |

8
4 | 10 | 12
16 | 19
23 |24
13
11
2


Слайд 26 Вставка элементов

15
21 | 22
28 | 30
5 |

Вставка элементов1521 | 2228 | 30 5 | 816 | 1923 |241311210124

8
16 | 19
23 |24
13
11
2
10
12
4


Слайд 27 Удаление элементов

Находим ближайшее наибольшее значение и заменяем удаляемый

Удаление элементовНаходим ближайшее наибольшее значение и заменяем удаляемый узел

узел


Слайд 28 Удаление элементов

Склеиваем значения 12 и 13

Удаление элементовСклеиваем значения 12 и 13

Слайд 29 Удаление элементов
Используем метод переливания

Удаление элементовИспользуем метод переливания

Слайд 30 Удаление элементов
2
6
11
12|13
4
7 | 8

Удаление элементов 2 61112|13 4 7 | 8 0 | 1Ссылка

0 | 1
Ссылка на значение перемещается вместе со значением


Слайд 31 Преимущества 2-3 дерева
2-3 дерево всегда сбалансировано
Эффективность алгоритма поиска

Преимущества 2-3 дерева2-3 дерево всегда сбалансированоЭффективность алгоритма поиска в таком дереве имеет порядок O(log2(N))

в таком дереве имеет порядок O(log2(N))


Слайд 32 2-3-4 деревья
2-3-4 дерево может содержать четырехместные узлы
По сравнению

2-3-4 деревья2-3-4 дерево может содержать четырехместные узлыПо сравнению с 2-3 деревом

с 2-3 деревом алгоритмы вставки и удаления элементов осуществляются

за меньшее число шагов

Слайд 33 2-3-4 деревья
2-3-4 деревом высотой h называется дерево, которое

2-3-4 деревья2-3-4 деревом высотой h называется дерево, которое пусто или имеет

пусто
или имеет один из следующих видов:
r-узел, содержащий соответственно

1,2 или 3 значения
TL, TM,TR – деревья, имеющие высоту h-1

Слайд 34 2-3-4 деревья
Правила размещения данных
1) K(TL)

2-3-4 деревьяПравила размещения данных1) K(TL)

1 элемент)
2) K(TL)


(узел r содержит 2 элемента)
3)K(TL)S

Слайд 35 Вставка элементов
Четырехместный узел разделяется сразу после обнаружения, при

Вставка элементовЧетырехместный узел разделяется сразу после обнаружения, при этом один из

этом один из его элементов перемещается в родительский узел


Слайд 36 Вставка элементов

Вставка элементов

Слайд 37 Вставка элементов

Вставка элементов

Слайд 38 Вставка элементов
Добавим значение 70

Вставка элементовДобавим значение 70

Слайд 39 Вставка элементов
Добавим значения 80 и 15

Вставка элементовДобавим значения 80 и 15

Слайд 40 Вставка элементов



Вставка элементов

Слайд 41 Вставка элементов

Вставка элементов

Слайд 42 Разделение четырехместных узлов при вставке
Возможны случаи:
Узел является корнем
Узел

Разделение четырехместных узлов при вставкеВозможны случаи:Узел является корнемУзел имеет двухместого родителяУзел имеет трехместного родителя

имеет двухместого родителя
Узел имеет трехместного родителя


Слайд 43 Удаление элементов
Находим узел, содержащий данный элемент
Заменяем элемент его

Удаление элементовНаходим узел, содержащий данный элементЗаменяем элемент его симметричным преемником (самый

симметричным преемником (самый левый узел в правом поддереве)
Удаляем элемент

из листа
Замечание: в отличие от 2-3 дерева удаление можно осуществить за один проход дерева не перестраивая его

Слайд 44 Удаление элементов
При проходе дерева во время поиска элемента,

Удаление элементовПри проходе дерева во время поиска элемента, необходимо сразу преобразовать

необходимо сразу преобразовать каждый двухместный узел в трех или

четырехместный
Замечание: преобразования производятся аналогично процедуре разделения, только в обратном порядке

Слайд 45 Заключение
Достоинства 2-3 и 2-3-4 деревьев заключается в том,

ЗаключениеДостоинства 2-3 и 2-3-4 деревьев заключается в том, что они хорошо

что они хорошо сохраняют баланс
Алгоритмы вставки и удаления в

2-3-4 дерево выполняются за меньшее число шагов чем для 2-3 дерева


  • Имя файла: sbalansirovannye-derevya-poiska.pptx
  • Количество просмотров: 109
  • Количество скачиваний: 1