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Tema 7 y 8 - Árboles Binarios de Búsqueda ABB y Equilibrados AVL

Pásame El Código

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    TAD Árbol Binario de Búsqueda ABB

    Definición

    • Es un árbol binario.

    • Tiene asociada una clave de ordenación k.

    • Cumple para cualquier nodo T del árbol:

      • los valores de los nodos del subárbol izquierdo de T son menores que el valor de T.

      • los valores de los nodos del subárbol derecho son T mayores que el valor de T.

    • Mayor eficiencia frente a...

      • estructuras estadísticas en operaciones de inserción y eliminación.

      • estructuras dinámicas en la operación de búsqueda.

    k

    claves < k

    claves > k

    Árbol binario de búsqueda (ABB)

    Pros y contras

    • Eficiencia del proceso de búsqueda en árboles equilibrados

    • Si los nodos se añaden en un orden aleatorio habrá que equilibrarlo

      0

      1

      2

      4

      7

      8

      6

      NULL

      Árbol sin equilibrar
    • Si los nodos se añaden en un orden determinado el árbol degenerará en una lista ordenada

      1

      2

      3

      4

      NULL

      NULL

      NULL

      Árbol degenerado en lista

    Operaciones

    Basándonos en el TAD Árbol definimos las operaciones del árbol de búsqueda a cambiar.

    Generadoras

    • Objetivo: Insertar un nodo con información en el árbol, en su lugar correspondiente, de acuerdo al valor de una clave
      Entrada:
      - Tree: Árbol a modificar
      - Key: Dato a insertar
      Salida: Tree: Nuevo árbol que resulta de la inserción y verdadero si se ha podido insertar o si la clave existe, falso en caso contrario.
      Poscondición: El árbol incorpora un nuevo nodo con los datos si éstos no existían en el árbol

      25 < 30

      25 > 20

      Key: 25

      30

      20

      40

      NULL

      25

      // EN CONSTRUCCIÓN // COLABORA https://github.com/TeenBiscuits/Pro2324

    Observadoras

    • Objetivo: Devuelve el subárbol cuya raíz contiene la clave
      Entrada:
      - Key: Dato a buscar
      - Tree: Árbol a manipular
      Salida: Tree: Acceso al árbol cuya raíz contiene la clave, o nulo si éste no existe (el árbol está vacío o no contiene esa clave)

      25 < 30

      25 > 20

      Key: 25

      30

      20

      40

      15

      25

      35

      45

      // EN CONSTRUCCIÓN // COLABORA https://github.com/TeenBiscuits/Pro2324

    Destructoras

    • Objetivo: Eliminar el nodo cuyo contenido coincide con la clave
      Entrada:
      - Key: Clave del nodo a eliminar
      - Tree: Árbol a modificar
      Salida: Tree: Nuevo árbol sin el nodo eliminado
      Precondición: La clave existe en el árbol

      A eliminar: 87

      120

      87

      140

      43

      93

      NULL

      65

      56

      NULL

      Subárbol izquierdo

      A eliminar: 87

      120

      87

      140

      43

      93

      NULL

      65

      56

      NULL

      Subárbol izquierdo

      el mayor

      A eliminar: 87

      120

      87

      140

      43

      93

      NULL

      65

      56

      NULL

      Subárbol izquierdo

      A eliminar: 87

      120

      65

      140

      43

      93

      NULL

      56

      // EN CONSTRUCCIÓN // COLABORA https://github.com/TeenBiscuits/Pro2324

    Árboles Binarios de Búsqueda Equilibrados (AVL)

    Un árbol binario de búsqueda equilibrado es un árbol de búsqueda (redundante ya lo sé) en el que, para cada nodo, se cumple que la diferencia de altura de sus subárboles nunca es mayor que uno (las diferencias son en valor absoluto, intervalo [-1, 1]).

    Estos árboles hacen búsquedas muy eficientes, ya que mantienen una altura mínima evitando así los árboles degenerados.

    El factor de equilibrio (balance factor) de un nodo se define como la altura de su subárbol derecho menos altura de su subárbol izquierdo. Para ser un AVL debes tener un factor de equilibrio en cada nodo entre [-1, 1].

    -1

    1

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    Árbol AVL Equilibrado

    -2

    2

    0

    NULL

    0

    0

    0

    0

    0

    Árbol ABL No equilibrado

    Operaciones

    Respecto a la especificación del árbol binario de búsqueda ABB solo cambian las funciones de inserción y borrados, que también deben mantener equilibrado el árbol.

    Si el árbol está en perfecto equilibrio una inserción o un borrado no romperá el equilibrio. De no estarlo, una inserción o un borrado podría romper el equilibrio.

    EqInserción.png

    Para solucionar estó debemos emplear Rotaciones para restaurar el equilibrio.

    Rotaciones para restaurar el equilibrio

    • Rotaciones simples

      • Son aquellas que involucran a dos nodos.

      • La rotación left-left (LL) y la rotación right-right (RR).

    • Rotaciones complejas

      • Son aquellas que involucran a tres nodos.

      • Tenemos la rotación right-left (RL) y la rotación left-right (LR).

    Last modified: 16 marzo 2025