Pr ZEGOUR DJAMEL EDDINE Ecole Supérieure d’Informatique (ESI)

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1 Pr ZEGOUR DJAMEL EDDINE Ecole Supérieure d’Informatique (ESI) http://zegour.esi.dz email: d_zegour@esi.dzd_zegour@esi.dz

2 Les arbres AVL Arbres AVL Un arbre AVL est un arbre de recherche binaire équilibré Ajouter un champ balance (facteur d'équilibrage ) au niveau de chaque noeud 80 70 0 +1 3273 45 86 10 8294 0 0 0 0 +1 90 0 0 | Profondeur(fg(n) )– Profondeur(fd(n)) | <= 1

3 80 70 0 +1 3273 45 86 10 8294 0 0 0 0 +1 90 0 0 5 +1 +2 Les arbres AVL Arbres AVL (Cas de déséquilibre) 0

4 80 70 0 +1 3273 45 86 10 8294 0 0 0 0 +1 90 0 0 55 +2 Les arbres AVL Arbres AVL (Cas de déséquilibre) 0

5 Arbres AVL (Techniques d'équilibrage ) Examinons un sous arbre de racine le plus jeune antécédent qui devient non équilibré suite à une insertion Cas où le facteur d'équilibrage est +1 Les arbres AVL A B T3 T1T2 +1 0 h=n B Le nouveau nœud est inséré dans le sous arbre gauche de B. Donc f(B) devient 1 et f(A) devient 2

6 Arbres AVL (Techniques d'équilibrage ) Examinons un sous arbre de racine le plus jeune antécédent qui devient non équilibré suite à une insertion Les arbres AVL A B T4 T1 +1 0 C T2T3 0 h=n h=n-1 B Le nouveau nœud est inséré dans le sous arbre droit de B. f(B) devient -1 et f(A) devient 2. Cas où le facteur d'équilibrage est +1

7 Arbres AVL (Techniques d'équilibrage ) Transformer l'arbre de telle sorte que l'inordre soit préservé l'arbre transformé soit équilibré Les arbres AVL

8 Arbres AVL (Techniques d'équilibrage ) (a) rotation droite du nœud A Les arbres AVL A B T3 T1T2 +2 +1 h=n B A B T3 T1 T2 0 0 h=n B

9 Arbres AVL (Techniques d'équilibrage ) (b) rotation gauche du nœud B suivie par une rotation droite du nœud A Les arbres AVL A B T4 T1 +2 C T2T3 0 h=n h=n-1 B A B T4 T1 0 0 C T2 h=n h=n-1 B T3

10 Arbres AVL (Algorithme d'insertion) La première partie de l'algorithme consiste à insérer la clé dans l'arbre sans tenir compte du facteur d'équilibrage Elle garde aussi la trace du plus jeune antécédent, soit Y qui devient non équilibré La deuxième partie fait la transformation à partir de Y Les arbres AVL

11 Arbres AVL (Rotation gauche) N D GD DGDG P D DGDG ND G P AFF_FD(N, DG)AFF_FG(D, N))AFF_FG(Parent, D) Rotation gauche(N) Les arbres AVL

12 Arbres AVL (Rotation droite) N GDGD GD G P G D G N GDGD P AFF_FG(N, GD)AFF_FD(G, N))AFF_FD(Parent, G) Rotation droite (N) Les arbres AVL

13 Arbres AVL (Exemples) Insérons la séquence : A, B, X, L, M, C, D, E, H, R, F dans un arbre AVL. Insertion A, B, X Les arbres AVL A B X A B X

14 Arbres AVL (Exemples) Insérons la séquence : A, B, X, L, M, C, D, E, H, R, F dans un arbre AVL. Insertion L, M Les arbres AVL A B X L M A B M L X

15 Arbres AVL (Exemples) Insérons la séquence : A, B, X, L, M, C, D, E, H, R, F dans un arbre AVL. Insertion C Les arbres AVL A B M L X X B L M CXA

16 Arbres AVL (Exemples) Insérons la séquence : A, B, X, L, M, C, D, E, H, R, F dans un arbre AVL. Insertion D, E Les arbres AVL B L M CXA D E B L M D X A E C

17 Arbres AVL (Exemples) Insérons la séquence : A, B, X, L, M, C, D, E, H, R, F dans un arbre AVL. Insertion H, R, F Les arbres AVL D L R DXB H E C A M

18 Arbres AVL (Suppression) Étape 1 : comme dans un arbre de recherche binaire ordinaire Étape 2 : mettre à jour les balances Cas où la balance d’un nœud A devient +2  Le fils gauche B de A doit exister Les cas suivants peuvent se présenter a)B a une balance égale à + 1 b)B a une balance égale à – 1 c)B a une balance égale à 0 Même traitement symétrique dans le cas où la balance d’un nœud A devient -2 Traitement peut continuer en cascade Les arbres AVL

19 Arbres AVL (Suppression) B a une balance égale à + 1 A B n-1 n +2 +1 A B n-1 n 0 0 Les arbres AVL

20 Arbres AVL (Suppression) B a une balance égale à -1 B a donc un fils à sa droite, soit C. Cas Balance (C)= 0 A B n-1 n +2 A B n-1 +2 C n-1 0 Les arbres AVL

21 Arbres AVL (Suppression) B a une balance égale à -1, C son fils droit avec Balance(C)=0 A C n-1 0 0 B 0 A B +2 C n-1 0 Les arbres AVL

22 Arbres AVL (Suppression) B a une balance égale à -1 B a donc un fils à sa droite, soit C. Balance (C)= +1 A B n-1 n +2 A B n-1 +2 C n-1n-2 +1 Les arbres AVL

23 Arbres AVL (Suppression) A C n-1n-2 0 B n-1 0 A B +2 C n-1n-2 +1 B a une balance égale à -1, C son fils droit avec Balance(C)=+1 Les arbres AVL

24 Arbres AVL (Suppression) B a une balance égale à -1 B a donc un fils à sa droite, soit C. Balance (C)= -1 A B n-1 n +2 A B n-1 +2 C n-2n-1 Les arbres AVL

25 Arbres AVL (Suppression) A C n-1 0 0 B n-2n-1 +1 A B n-1 +2 C n-2n-1 B a une balance égale à -1, C son fils droit avec Balance(C)=-1 Les arbres AVL

26 Arbres AVL (Suppression) B a une balance égale à 0 A B n-1 nn +2 0 A B n-1 n n +1 Les arbres AVL

27 Arbres AVL (Analyse théorique) la profondeur maximale d'un arbre binaire équilibré est 1.44*Log 2 n La recherche dans un tel arbre n'exige jamais plus de 44% de plus de comparaisons que pour un arbre binaire complet Operations de maintenance : - Restructuration = 1 rotation ou double rotation - Insertion : au plus 1 restructuration - suppression : au plus Log2 (N) restructurations Les arbres AVL