Сортировка дерева - Tree sort

Сортировка дерева

Учебный класс	Алгоритм сортировки
Структура данных	Множество
Худший случай спектакль	О(п²) (несбалансированный)О(п бревно п) (сбалансированный)
Лучший случай спектакль	О(п бревно п)[нужна цитата ]
Средний спектакль	О(п бревно п)
Худший случай космическая сложность	Θ (п)

А сортировка по дереву это алгоритм сортировки что создает двоичное дерево поиска от элементов для сортировки, а затем проходит по дереву (чтобы ), чтобы элементы выходили в отсортированном порядке. Типичное использование - сортировка элементов. онлайн: после каждой вставки видимый набор элементов доступен в отсортированном порядке.

Сортировку дерева можно использовать как разовую, но она эквивалентна быстрая сортировка поскольку оба рекурсивно разделяют элементы на основе поворота, и поскольку быстрая сортировка выполняется на месте и имеет меньшие накладные расходы, у нее мало преимуществ перед быстрой сортировкой. Он имеет лучшую сложность наихудшего случая, когда используется самобалансирующееся дерево, но еще больше накладных расходов.

Эффективность

Добавление одного элемента в двоичное дерево поиска в среднем занимает О(бревно п) процесс (в нотация большой O ). Добавление n элементов - это О(п бревно п) процесс, что делает сортировку дерева процессом «быстрой сортировки». Для добавления элемента в несбалансированное двоичное дерево требуется О(п) время в худшем случае: когда дерево напоминает связанный список (вырожденное дерево ). Это приводит к худшему случаю О(п²) время для этого алгоритма сортировки. Этот наихудший случай возникает, когда алгоритм работает с уже отсортированным набором или набором, который почти отсортирован, обращен или почти полностью перевернут. Ожидал О(п бревно п) время, однако, может быть достигнуто путем перетасовки массива, но это не помогает для одинаковых элементов.

Наихудшее поведение можно улучшить, используя самобалансирующееся двоичное дерево поиска. Используя такое дерево, алгоритм имеет О(п бревно п) производительность наихудшего случая, таким образом являясь оптимальной степенью для сортировка сравнения. Однако алгоритмы сортировки дерева требуют выделения отдельной памяти для дерева, в отличие от алгоритмов на месте, таких как быстрая сортировка или же heapsort. На большинстве распространенных платформ это означает, что куча памяти необходимо использовать, что значительно снижает производительность по сравнению с быстрая сортировка и heapsort^{[нужна цитата ]}. При использовании растопленное дерево как дерево двоичного поиска, результирующий алгоритм (называемый splaysort ) обладает дополнительным свойством: адаптивная сортировка, что означает, что его время работы меньше, чем О(п бревно п) для входов, которые почти отсортированы.

Пример

Следующий алгоритм сортировки дерева в псевдокоде принимает сбор сопоставимых предметов и выводит элементы в порядке возрастания:

СТРУКТУРА BinaryTree BinaryTree: LeftSubTree Объект: Node BinaryTree: RightSubTreeПРОЦЕДУРА Вставить (BinaryTree: searchTree, Object: item) ЕСЛИ searchTree.Node ЯВЛЯЕТСЯ НОЛЬ ТОГДА        НАБОР searchTree.Node К элемент ЕЩЕ        ЕСЛИ элемент МЕНЬШЕ ЧЕМ searchTree.Node ТОГДА            Вставить (searchTree.LeftSubTree, элемент) ЕЩЕ            Вставить (searchTree.RightSubTree, элемент)ПРОЦЕДУРА InOrder (BinaryTree: searchTree) ЕСЛИ searchTree.Node ЯВЛЯЕТСЯ НОЛЬ ТОГДА        ПРОЦЕДУРА ВЫХОДА    ЕЩЕ        InOrder (searchTree.LeftSubTree) ИСПУСКАЮТ searchTree.Node InOrder (searchTree.RightSubTree)ПРОЦЕДУРА TreeSort (Коллекция: элементы) BinaryTree: searchTree ДЛЯ КАЖДОГО IndividualItem В элементы Вставить (searchTree, IndividualItem) InOrder (searchTree)

В простом функциональное программирование форме, алгоритм (в Haskell ) будет выглядеть примерно так:

данные Дерево а = Лист | Узел (Дерево а) а (Дерево а)вставлять :: Ord а => а -> Дерево а -> Дерево авставлять Икс Лист = Узел Лист Икс Листвставлять Икс (Узел т у s)    | Икс <= у = Узел (вставлять Икс т) у s    | Икс > у  = Узел т у (вставлять Икс s)сплющивать :: Дерево а -> [а]сплющивать Лист = []сплющивать (Узел т Икс s) = сплющивать т ++ [Икс] ++ сплющивать sTreeort :: Ord а => [а] -> [а]Treeort = сплющивать . складной вставлять Лист

В приведенной выше реализации как алгоритм вставки, так и алгоритм поиска имеют О(п²) наихудшие сценарии.

внешняя ссылка

• Java-апплет двоичного дерева и объяснение на Wayback Machine (заархивировано 29 ноября 2016 г.)
• Древовидная сортировка связанного списка
• Сортировка дерева в C ++