我想知道二叉树的具体应用是什么。你能举几个例子吗?
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我认为“纯”二叉树没有任何用处。(教育用途除外) 平衡二叉树,如红黑树或AVL树更有用,因为它们保证O(logn)运算。普通的二叉树最终可能是一个列表(或几乎是列表),在使用大量数据的应用程序中并没有真正的用处。
平衡树通常用于实现映射或集合。 它们也可以用于O(nlogn)排序,即使存在更好的方法。
也可以用于搜索/插入/删除哈希表,它通常比二叉搜索树(平衡与否)有更好的性能。
在需要搜索/插入/删除和排序的应用程序中,(平衡的)二叉搜索树将是有用的。排序可以在适当的位置(几乎,忽略递归所需的堆栈空间),给定一个就绪的构建平衡树。它仍然是O(nlogn),但有一个更小的常数因子,不需要额外的空间(除了新的数组,假设数据必须放入数组中)。另一方面,哈希表不能排序(至少不能直接排序)。
也许它们在一些复杂的算法中也很有用,但说实话,我什么也想不起来。如果我发现更多,我会编辑我的帖子。
其他树如f.e.b +树也广泛应用于数据库中
其他回答
在现代硬件上,由于糟糕的缓存和空间行为,二叉树几乎总是次优的。这也适用于(半)平衡的变种。如果您发现了它们,则说明性能不重要(或由比较函数主导),或者更可能是由于历史或无知的原因。
你的程序语法,或者其他很多东西,比如自然语言,都可以用二叉树来解析(虽然不一定)。
java.util.Set的实现
争论二叉树的性能是没有意义的——它们不是一种数据结构,而是一组数据结构,它们都具有不同的性能特征。虽然不平衡二叉树的搜索性能确实比自平衡二叉树差得多,但对于许多二叉树(如二进制尝试)来说,“平衡”是没有意义的。
二叉树的应用
Binary Search Tree - Used in many search applications where data is constantly entering/leaving, such as the map and set objects in many languages' libraries. Binary Space Partition - Used in almost every 3D video game to determine what objects need to be rendered. Binary Tries - Used in almost every high-bandwidth router for storing router-tables. Hash Trees - Used in torrents and specialized image-signatures in which a hash needs to be verified, but the whole file is not available. Also used in blockchains for eg. Bitcoin. Heaps - Used in implementing efficient priority-queues, which in turn are used for scheduling processes in many operating systems, Quality-of-Service in routers, and A* (path-finding algorithm used in AI applications, including robotics and video games). Also used in heap-sort. Huffman Coding Tree (Chip Uni) - Used in compression algorithms, such as those used by the .jpeg and .mp3 file-formats. GGM Trees - Used in cryptographic applications to generate a tree of pseudo-random numbers. Syntax Tree - Constructed by compilers and (implicitly) calculators to parse expressions. Treap - Randomized data structure used in wireless networking and memory allocation. T-tree - Though most databases use some form of B-tree to store data on the drive, databases which keep all (most) their data in memory often use T-trees to do so.
二叉树比n-ary树更常用于搜索的原因是n-ary树更复杂,但通常不会提供真正的速度优势。
在一个有m节点的(平衡的)二叉树中,从一层移动到下一层需要进行一次比较,并且有log_2(m)层,总共有log_2(m)次比较。
相比之下,一个n元树将需要log_2(n)个比较(使用二叉搜索)来移动到下一层。由于总共有log_n(m)个级别,因此搜索将需要log_2(n)*log_n(m) = log_2(m)个比较。因此,尽管n元树更复杂,但就必要的总体比较而言,它们没有提供任何优势。
(然而,n-ary树在生态位环境中仍然有用。首先想到的例子是四叉树和其他空间划分树,其中每层只使用两个节点划分空间会使逻辑不必要地复杂;以及在许多数据库中使用的b -树,其中限制因素不是在每个级别上进行多少比较,而是一次可以从硬盘加载多少节点)
摩尔斯电码的结构是二叉树。