Hierarchikus adatszerkezetek
Download
1 / 113

Hierarchikus adatszerkezetek - PowerPoint PPT Presentation


  • 78 Views
  • Uploaded on

Hierarchikus adatszerkezetek. A szekveniális adatszerkezetek általánosítása. Minden adatelemnek pontosan 1 megelőzője van, de akárhány rákövetkezője lehet, kivéve egy speciális elemet. Fa (tree) Hierarchikus lista: olyan, mint a fa, csak más a reprezentációja. Fa adatszerkezet.

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about ' Hierarchikus adatszerkezetek' - vega


An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript
Hierarchikus adatszerkezetek
Hierarchikus adatszerkezetek

A szekveniális adatszerkezetek általánosítása.

Minden adatelemnek pontosan 1 megelőzője van, de akárhány rákövetkezője lehet, kivéve egy speciális elemet.

  • Fa (tree)

  • Hierarchikus lista: olyan, mint a fa, csak más a reprezentációja.


Fa adatszerkezet
Fa adatszerkezet

  • dinamikus, homogén, hierarchikus adatszerkezet

  • Speciális fogalmakat értelmez:

    • Gyökér(elem): az az elem a fában, amelynek nincs megelőzője.

    • levél elem: az az elem a fában, amelynek nincs rákövetkezője;

    • közbenső elem: az összes többi elem, (néha ide tartoznak a levél elemek is)

    • él: irányított élek: 2 elem között, „szülő”-től a „gyermek” felé


Fa adatszerkezet1
Fa adatszerkezet

  • út: gráfelméleti út fogalom: fában: 2 elem közötti élsorozat; itt (fa adatszerkezetben) az út is irányított

  • szint: a fában: egy adott elem szintje = az adott elem távolsága a gyökértől. A gyökértől az adott elemhez vezető út hossza.

  • magasság: a fa szintjeinek a száma, a gyökérelemtől a levélelemekig vezető utak mentén lévő elemek számának a maximuma.

  • csúcs, csomópont: az elemek a fában (gráfelméleti fogalom)

  • részfa: az eredeti fának egy eleméből (a részfa gyökere) és a belőle elérhető további elemekből (gyermekei, unokái, …) álló része.(Az egész eredeti fa is egy részfa, egyetlen elem (levélelem) is lehet részfa.)


R szfa
Részfa

És ez is!

Pl. ez is egy részfa!

De ez

nem

részfa!

Meg ez is!


Rendezetlen fa
Rendezetlen Fa

  • rendezetlen fa: az élek sorrendje tetszőleges

  • ha rendezetlen ez a 2 fa, akkor ekvivalensek egymással.


Rendezett fa bin ris fa
Rendezett Fa, Bináris Fa

  • Rendezett fa: Számít az élek sorrendje. Így az előző 2 fa nem ekvivalens. A továbbiakban csak rendezett fákkal foglalkozunk. (A reprezentáció többnyire automatikusan létrehoz egy sorrendet az élek között.)

  • Bináris fa: fontos az informatikában. Bármely elemének legfeljebb 2 rákövetkezője van (vagy 0, vagy 1, vagy 2)

  • Szigorú értelemben vett bináris fa: a fa bármely elemének vagy 0, vagy 2 rákövetkezője van.

    Rendezett, bináris fák esetén értelmezettek a következő fogalmak: baloldali / jobboldali részfa

    • Pl. baloldali részfa: részfa, melynek gyökere az adott elem baloldali rákövetkezője. Az elemtől balra van.


Bin ris reprezent ci
„Bináris” reprezentáció

  • Minden nem bináris fa (tetszőleges fa), reprezentálható bináris fával. (binarizáljuk)

    • a bináris fa gyökéreleme a nem bináris fa gyökéreleme lesz.

    • a binárisfa egy elemének bal oldali rákövetkezője a nem bináris fa legbaloldalibb rákövetkezője lesz.

    • a nem bináris fa azonos szinten lévő elemeit (testvérelemeket), a most leképezett elem jobboldali rákövetkezőjeként, és azok jobboldali rákövetkezőjeként fűzzűk fel a bináris fában.

    • 2. és 3. lépés a binfa minden elemére, mint gyökérelemre megismételjük.


Bin ris reprezent ci1
„Bináris” reprezentáció

  • Az algoritmus pszeudo-kódja: gyakorlaton!


A bin ris fa adatszerkezet m veletei
A bináris fa adatszerkezet műveletei

  • Létrehozás: üres fát hozunk létre, majd utána bővítjük.

  • Bővítés: lehet részfával, vagy 1 elemmel. Általában levél elemnél bővítünk (nem mindig, a fa típusától függ)

  • Törlés: részfát vagy 1 elemet. (Ekkor a megmaradt elemeket át kell rendezni, hogy továbbra is fa maradjon.

  • Csere: van, elérés alapján történik.

  • Rendezés: nincs (illetve bővítés közben előfordulhat)


A bin ris fa adatszerkezet m veletei1
A bináris fa adatszerkezet műveletei

  • Keresés és elérés: a bejárás alapján történik.

  • Bejárás: adott adatszerkezet elemeit leképezzük egy sorra. 3 algoritmusa van, preorder, inorder és postorder bejárás.

    • Preorder:

      • A gyökérelemet a két részfa előtt dolgozzuk fel.

    • Inorder:

      • A két részfa bejárása között dolgozzuk fel a gyökérelemet.

    • Postorder:

      • A gyökérelemet a két részfa után dolgozzuk fel.


Bin ris fa preorder bej r sa
Bináris fa preorder bejárása

(A gyökérelemet a 2 részfa bejárása előtt dolgozzuk fel.)

  • Preorder bejárás algoritmusa:

    • 1. Ha a bejárandó fa üres, akkor a bejárás kész.

    • 2. Különben feldolgozzuk a gyökérelemet,

    • 3. majd preorder módon bejárjuk a baloldali részfáját a gyökérelemnek,

    • 4. majd a jobboldali részfáját járjuk be preorder módon.

      Rekurzív algoritmus, de maga a fa adatszerkezet is erősen rekurzív adatszerkezet



Bin ris fa inorder bej r sa
Bináris fa inorder bejárása

(A gyökérelemet a 2 részfa bejárása között dolgozzuk fel.)

  • Inorder bejárás algoritmusa:

    • Ha a bejárandó fa üres, akkor vége.

    • Különben inorder módon bejárjuk a baloldali részfáját a gyökérelemnek.

    • Majd feldolgozzuk a gyökérelemet.

    • Ezután bejárjuk a gyökér jobboldali részfáját inorder módon.



Bin ris fa postorder bej r sa
Bináris fa postorder bejárása

  • (A gyökérelemet a 2 részfa bejárása után dolgozzuk fel.)

  • Postorder bejárás algoritmusa:

    • Ha a bejárandó fa üres, akkor a bejárás befejeződik.

    • Különben posztorder módon bejárjuk a gyökérelem baloldali részfáját.

    • Majd posztorder módon bejárjuk a jobboldali részfáját is a gyökérelemnek.

    • Végül feldolgozzuk a gyökérelemet.



Reprezent ci
Reprezentáció

  • Mint minden adatszerkezetet, a fát is lehet folytonosan is és szétszórtan is ábrázolni. Ezzel együtt a kézenfekvő és sokkal gyakrabban alkalmazott, a szétszórt ábrázolás.


Reprezent ci1
Reprezentáció

  • Folytonos ábrázolást 3 vektorral szokás megoldani

    • Az egyik tartalmazza az adatokat

    • A másik kettő a bal illetve jobboldali részfa gyökérelemeihez tartozó indexeket, illetve 0-t, ha nincs ilyen rákövetkezője az aktuális elemnek. (Ezek az indexek veszik át a szétszórt ábrázolás mutatóinak szerepét.)



Kifejez sek ki rt kel se
Kifejezések kiértékelése

  • A fa adatszerkezet egyik alkalmazási területe: kifejezések kiértékelésénél kifejezés fákat használnak; Unáris, bináris operátorokkal felírt kifejezést lehet ábrázolni bináris fával.


Kifejez sek ki rt kel se1
Kifejezések kiértékelése

  • Aszerint, hogy milyen módon járjuk be ezt a fát, megkülönböztetünk prefix, infix és posztfix kifejezéseket:

    • prefix: +/ab*c-de

    • infix: a/b+c*d-e(maga a kifejezés, de zárójelek nélkül)

    • postfix: ab/cde-*+ (fordított lengyel ábrázolás)

  • A prefix és a postfix alak egyértelmű.

  • Az infix alak viszont nem egyértelmű.

    • Zárójelezéssel és speciális szabályokkal az infix forma is egyértelművé tehető.


Kifejez sek ki rt kel se2
Kifejezések kiértékelése

Az alábbi három kifejezésfa infix alakjai megegyeznek. Pedig eltérő kifejezéseket ábrázolnak.


Speci lis fa adatszerkezetek
Speciális fa adatszerkezetek

  • Minimális magasságú fa: akkor ilyen egy fa, ha az aktuális számú elem nem lenne elhelyezhető egy kisebb magasságú fában.

    • Egy lehetséges megvalósítás, ha a levélelemek mindegyike a legalsó két szinten található és a legalsó szint kivételével minden szintre a lehető legtöbb elemet tesszük. Ahogy jönnek az új elemek egyenletesen osztjuk meg őket a bal és a jobb oldalon.

  • Kiegyensúlyozott fa: ha minden elem esetén a bal és jobboldali részfáknak a magasságkülönbsége legfeljebb 1.


T k letesen kiegyens lyozott fa l trehoz sa
Tökéletesen kiegyensúlyozott fa létrehozása

  • Tökéletesen kiegyensúlyozott fa: ha a fa bármely elemének bal és jobboldali részfájában az elemek száma legfeljebb eggyel tér el.

    • Egy lehetséges algoritmus a létrehozására:

      (tudjuk, hogy összesen n darab elem lesz a fában.)

      • Az első elem legyen a gyökérelem.

      • Előállítjuk a gyökérnek az nb=[n/2] elemből álló baloldali részfáját ugyanezzel az algoritmussal (rekurzió).

      • Majd előállítjuk a gyökérnek az nj=n-1-nb elemből álló jobboldali részfáját ugyanezzel az algoritmussal.


  • 8, 9, 11, 15, 19, 20, 21, 27, 30, 32, 41, 45, 46, 49, 53, 54, 58, 62, 67, 76, 78


  • T k letesen kiegyens lyozott fa l trehoz sa1
    Tökéletesen kiegyensúlyozott fa létrehozása

    • Egy lehetséges -másik- algoritmus a létrehozására:

      (Nem kell tudnunk, hogy összesen hány darab elem lesz a fában.)

      • Ha üres a fa, az első elem legyen a gyökérelem.

      • Egyébként, ha a baloldali részfa elemszáma nem nagyobb a jobboldali részfáénál, akkor helyezzük el a következő elemet ugyanezzel az algoritmussal a baloldali részfában (rekurzió).

      • És végül, ha a baloldali részfa elemszáma nagyobb a jobboldali részfáénál, akkor helyezzük el a következő elemet ugyanezzel az algoritmussal a jobboldali részfában (rekurzió).


  • 8, 9, 11, 15, 19, 20, 21, 27, 30, 32, 41, 45, 46, 49, 53, 54, 58, 62, 67, 76, 78


  • Tökéletesen kiegyensúlyozott fa

    Minimális magasságú fa

    Kiegyensúlyozott fa


    Keres fa
    Keresőfa

    • Keresőfa (rendezőfa): az elemeket kulcsuk alapján rendezzük és kulcs alapján visszakeressük őket.

    • Egy fa akkor keresőfa, ha bármely elemére igaz, hogy az adott elem kulcsa

      • nagyobb, mint az elem baloldali részfájában lévő kulcsok,

      • és kisebb, mint a jobboldali részfájában lévő kulcsok.

    • Tehát a keresőfában nem lehet két azonos kulcsú elem.


    Keres fa m veletei
    Keresőfa műveletei

    • Létrehozása: üres fát hozunk létre.

    • Bővítés algoritmusa:

      (Mindig levélelemmel bővítünk.)

      • ha üres a fa, akkor gyökérelemnek helyezzük el az új elemet.

      • Egyébként az új elemet,

        • ha kisebb mint a gyökér, a baloldali részfába ,

        • ha nagyobb, akkor a jobboldali részfába rakjuk.

      • Majd ezt ismételjük a részfára.



    Keres fa m veletei1
    Keresőfa műveletei 12

    • Keresés: Egy ilyen fában triviálisan alkalmazhatjuk a bináris keresés algoritmusát. Itt a középső elem a gyökérelem lesz. Ha nem tudok továbbmenni és még nem találtam meg a keresett elemet, akkor nincs benne a fában. (Nem feltétlen olyan hatékony, mint a vektorokban.)

    • Törlés keresőfából: kereséssel kezdődik, ugyanúgy mint a beszúrásnál. Ha nincs benne, nem tudom törölni. Ha benne van három eset lehet a rákövetkezők száma (0, 1, 2) alapján.


    Keres fa m veletei2
    Keresőfa műveletei 12

    • A törlés három esete

      • Levélelem: kitörlöm, a szülő megfelelő mutatóját NIL-re állítom

      • Egy rákövetkezője van: az egy rákövetkezőjét felcsúsztatjuk (rácsúsztatjuk) a törlendő elem helyére.

      • Két rákövetkezője van: meg kell keresni a törlendő elem baloldali részfájának a legjobboldalibb elemét. Ennek az értékével írjuk felül a törlendő elem értékét (csere). Majd töröljük a baloldali részfa legjobboldalibb elemét. (Az is jó, ha a jobboldali részfa legbaloldalibb elemével csináljuk ugyanezt.)


    Tökéletesen kiegyensúlyozott fa 12

    Minimális magasságú fa

    Kiegyensúlyozott fa


    Avl fa g m adelson velsky e m landis
    AVL-fa 12(G.M. Adelson-Velsky, E.M. Landis)

    • Kiegyensúlyozott keresőfa (AVL-fa):

      • A tökéletesen kiegyensúlyozott keresőfában a beszúrás és a törlés végrehajtása után a tökéletes kiegyensúlyozottság visszaállítása nagyon bonyolult .

      • Az AVL-fában ugyanezek a műveletek egyszerűbben végrehajthatóak. Ez az oka, hogy az AVL-fákat elterjedten alkalmazzák.

      • A kiegyensúlyozott fa magassága elemszámtól függetlenül legfeljebb 45%-kal nagyobb, mint a tökéletesen kiegyensúlyozott fáé.


    Az avl fa m veletei
    Az AVL fa műveletei 12

    • Új elem beszúrása az AVL-fába:

      • Keresés végrehajtása a fában a keresőfa szabályai szerint. Ha az elem már a fában van: vége (két egyforma elemet nem helyezhetünk el a keresőfában.)

      • Ha nincs a fában, levélelemként szúrjuk be a megfelelő helyre és kiegyensúlyozzuk a fát, ha szükséges.

        Beszúrás előtt valahogy így néz ki a fa:


    Az avl fa m veletei besz r s
    Az AVL fa műveletei (beszúrás) 12

    Ha jobboldalra írunk be, nőhet a jobboldali részfa magassága. Így ugyanolyan magas lesz a két részfa. (Ha egyforma magas lett volna, akkor sem lenne gond, mert eggyel magasabb lenne a jobb, mint a bal a beszúrás után, ami még mindig megfelel a kiegyensúlyozottság feltételeinek.)

    • Gond akkor van, ha a magasabb részfába szúrjuk be az újabb elemet és ennek hatására tovább nő a részfa magassága.


    Az avl fa m veletei besz r s1
    Az AVL fa műveletei (beszúrás) 12

    • 1. eset: [LL]

      • A részfa gyökérelemére nézve elromlik a kiegyensúlyozottság, mivel a különbség 2 lesz a két részfa között.


    Az avl fa m veletei besz r s2
    Az AVL fa műveletei (beszúrás) 12

    • 2. eset [LR]:

      • a baloldali részfa jobboldali részfájába szúrjuk be az új elemet.


    Az avl fa m veletei besz r s3
    Az AVL fa műveletei (beszúrás) 12

    • Természetesen ezen esetek szimmetrikus párjai is előfordulhatnak


    Az avl fa m veletei besz r s4
    Az AVL fa műveletei (beszúrás) 12

    • 3. eset [RL]:

      • a baloldali részfa H-2-es és a jobboldali részfa H-s magassága rontja el a kiegyensúlyozottságot.


    Az avl fa m veletei besz r s5
    Az AVL fa műveletei (beszúrás) 12

    • 4. eset [RR]:

      • a jobboldali részfa jobboldali részfájába szúrúnk be. Az első és a negyedik eset, illetve a második és harmadik eset egymásnak szimmetrikus párjai.


    Az avl fa m veletei besz r s6
    Az AVL fa műveletei (beszúrás) 12

    • Első és negyedik eset: külső beszúrás, külső bővítés

    • Második és harmadik eset: belső bővítés, belső beszúrás

    • Először a külső bővítéssel elrontott fát egyensúlyozzuk ki.

      1. Külső bővítés utáni kiegyensúlyozás

      • LL-forgatás (leftleft)

      • (Szimmetrikus párja az RR-forgatás (right right).)

    • A részfa új gyökéreleme a régi gyökér baloldali rákövetkezője lesz;

    • A régi baloldali rákövetkező jobboldali részfája az új jobboldali rákövetkező (a régi gyökér) baloldali részfája lesz.


    12 12

    12

    16

    16

    4

    8

    2

    8

    14

    4

    10

    14

    1

    6

    10

    2

    6

    1


    Az avl fa m veletei besz r s7
    Az AVL fa műveletei (beszúrás) 12

    2. Belső bővítés utáni kiegyensúlyozás:

    • a belső bővítés után egy forgatással nem lehet megoldani a kiegyensúlyozást.


    Az avl fa m veletei besz r s8
    Az AVL fa műveletei (beszúrás) 12

    • A belülre beírt új elemet először kihozzuk, de a magasság még mindig nem lesz jó

    • LR-forgatás: a baloldali részfa jobboldali részfáját forgatjuk helyre;


    12 12

    12

    12

    16

    8

    16

    16

    8

    6

    4

    10

    14

    6

    8

    10

    14

    14

    4

    2

    6

    4

    2

    10

    5

    5

    2

    5


    Az avl fa m veletei besz r s9
    Az AVL fa műveletei (beszúrás) 12

    • A 3. eset a második esetnek a szimmetrikus párja: a harmadik esetet megoldó két forgatás együttesen RL forgatás (RL= Right + Left).

    • A jobboldali részfa baloldali részfájába való beszúrás rontotta el a kiegyensúlyozottságot. Ennek megfelelően zajlik a helyrehozás is.

    • Beszúrás után két lépésben minden AVL-fa kiegyensúlyozható.


    Az avl fa m veletei t rl s
    Az AVL fa műveletei (törlés) 12

    • Törlés kiegyensúlyozott fából:

      • Megkeressük a törlendő elemet, majd töröljük a kereső fából. Ha kiegyensúlyozott maradt a fa, akkor készen vagyunk.

      • Ha nem, akkor az előbbi négy eset valamelyike következik be. Ezeket már tudjuk kezelni.

      • Esetleg:


    Az avl fa m veletei t rl s1
    Az AVL fa műveletei (törlés) 12

    • Törlés kiegyensúlyozott fából:

      • Megkeressük a törlendő elemet, majd töröljük a kereső fából. Ha kiegyensúlyozott maradt a fa, akkor készen vagyunk.

      • Ha nem, akkor az előbbi négy eset valamelyike következik be. Ezeket már tudjuk kezelni.

      • Esetleg:


    Piros fekete fa
    Piros 12-FeketeFa

    • Piros-Fekete-fa: olyan bináris kereső fa, melyben minden elemnek színe van, amely vagy piros vagy fekete.

    • Az elemek szinezésének szabályozásával biztosítható, hogy benne valamely a gyökértől levélig vezető út hossza nem lehet nagyobb, mint a legrövidebb ilyen út hosszának a kétszerese.

    • Ez biztosítja, hogy bármely n db adatelemet tartalmazó piros–fekete fa magassága legfeljebb 2*log2(n+1).

    • A piros-fekete fát ezért megközelítőleg kiegyensúlyozottnak tekinthetjük.


    Piros fekete fa1
    Piros 12-FeketeFa

    • Egy kereső fát piros-fekete fának nevezünk, ha teljesülnek rá a következő piros-fekete tulajdonságok:

      • Minden elem színe piros vagy fekete

      • A gyökérelem színe fekete

      • Minden levélelem színe fekete

      • Minden piros elemnek mindkét rákövetkezője fekete

      • Bármely két, azonos elemből induló és levélelemig vezető úton ugyanannyi fekete színű elem van.

        (A levélemekben nem tárolunk adatokat.)


    Piros fekete fa2
    Piros 12-FeketeFa

    26

    41

    17

    47

    21

    30

    14

    NIL

    NIL

    28

    38

    10

    16

    19

    23

    33

    39

    NIL

    NIL

    7

    12

    15

    NIL

    20

    NIL

    NIL

    NIL

    NIL

    NIL

    NIL

    NIL

    3

    NIL

    NIL

    NIL

    NIL

    NIL

    NIL

    NIL

    NIL

    NIL


    Piros fekete fa a gyakorlatban legink bb
    Piros 12-FeketeFa(a gyakorlatban leginkább)

    26

    41

    17

    47

    21

    30

    14

    28

    38

    10

    16

    19

    23

    33

    39

    7

    12

    15

    20

    3

    NIL


    Piros fekete fa m veletei
    Piros 12-FeketeFa műveletei

    • Beszúrás és törlés: úgy történik, mint korábban (a piros-fekete fa is kereső fa), de ez megsértheti a piros-fekete tulajdonságokat. Ezért módosítás után lehet, hogy bizonyos elemek színét meg kell változtatni, esetleg forgatással a fa szerkezetét is meg kell változtatni.

    • Bővítés: a piros-fekete fát mint kereső fát bővítjük. Mindig levélelemmel bővíthető. A beszúrt elem színe legyen:

      • fekete, ha ez az első elem (gyökérelem) és

      • piros, egyébként (általában).

        Ezt követően meg kell vizsgálni, mely tulajdonságai sérültek a piros-fekete fának?


    Piros fekete fa m veletei b v t s
    Piros 12-FeketeFa műveletei (bővítés)

    • Minden elem színe piros vagy fekete OK

    • A gyökérelem színe fekete OK

    • Minden levélelem színe fekete OK (két fekete NIL kapcsolódik hozzá)

    • Minden piros elemnek mindkét rákövetkezője fekete Beszúrt elemnél teljesül, de a szülőjénél sérülhet.(Csak akkor sérül, ha az elem, amihez beszúrtuk az újat, piros színű. Ekkor a fát át kell szervezni.)

    • Bármely két, azonos elemből induló és levélelemig vezető úton ugyanannyi fekete színű elem van. Teljesül, mert piros elemet szúrtunk be.


    Piros fekete fa m veletei b v t s1
    Piros 12-FeketeFa műveletei (bővítés)

    t

    1

    t

    1

    • A beszúrt elem szülője fekete: KÉSZ vagyunk

    • A beszúrt elem szülője és nagybátyja piros:

      • Átszínezéssel lokálisan megoldható, vagy a fa gyökere felé tolható a probléma

    x

    0

    y

    0

    x

    1

    y

    1

    uj

    0

    uj

    0

    A probléma tovább gyűrűzhet a fa gyökere irányába


    t

    n

    t

    n+1

    t

    n

    x

    n-1

    y

    n-1

    x

    n

    y

    n

    z

    n-1

    C

    n-1

    D

    n-1

    E

    n-1

    z

    n-1

    C

    n-1

    D

    n-1

    E

    n-1

    A

    n-1

    B

    n-1

    A

    n-1

    B

    n-1

    A,B,C,D: Fekete gyökerű, azonos fekete-magasságú részfák


    Piros fekete fa m veletei b v t s2
    Piros 12-FeketeFa műveletei (bővítés)

    z

    n

    z

    n

    • A problémás csúcs és a szülője nem azonos oldali gyermekek:

      • 1 forgatással átalakítható a következő esetre:

    • A problémás csúcs és a szülője azonos oldali gyermekek:

      • 1 forgatás, plussz átszínezés: helyreállnak a tulajdonságok.

    y

    n-1

    D

    n-1

    D

    n-1

    x

    n-1

    C

    n-1

    x

    n-1

    y

    n-1

    A

    n-1

    A

    n-1

    B

    n-1

    B

    n-1

    C

    n-1

    3


    3 12

    z

    n

    z

    n

    y

    n-1

    D

    n-1

    D

    n-1

    x

    n-1

    C

    n-1

    x

    n-1

    y

    n-1

    A

    n-1

    A

    n-1

    B

    n-1

    B

    n-1

    C

    n-1

    3

    x

    n

    x

    n

    A

    n-1

    y

    n-1

    A

    n-1

    z

    n-1

    y

    n-1

    D

    n-1

    B

    n-1

    z

    n-1

    B

    n-1

    C

    n-1

    C

    n-1

    D

    n-1

    A,B,C,D: Fekete gyökerű, azonos fekete-magasságú részfák


    4 12a

    4b

    y

    ?

    y

    ?

    z

    n

    z

    n

    z

    n-1

    x

    n

    x

    n-1

    y

    n-1

    D

    n-1

    D

    n-1

    D

    n-1

    B

    n-1

    B

    n-1

    C

    n-1

    C

    n-1

    x

    n-1

    C

    n-1

    A

    n-1

    A

    n-1

    4b

    A

    n-1

    B

    n-1

    4a

    y

    n

    x

    n

    z

    n-1

    x

    n-1

    A

    n-1

    y

    n-1

    D

    n-1

    B

    n-1

    C

    n-1

    A

    n-1

    B

    n-1

    z

    n-1

    C

    n-1

    D

    n-1

    A,B,C,D: Fekete gyökerű, azonos fekete-magasságú részfák


    T rl s piros fekete f b l
    Törlés 12Piros-Fekete fából

    • Binfából való törléssel megegyező módon (törlendőnek 0, 1, 2 gyermeke van). Ha 2 gyerek van, áttranszformálással jár.

    • A piros-fekete fa tulajdonságainak helyreállításához a ténylegesen törölt (fizikai-logikai) csomópontot kell figyelembe venni.


    T rl s piros fekete f b l1
    Törlés 12Piros-Fekete fából

    • Jelölje V a ténylegesen törölt elemet!(V legalább egyik gyermekének levélelemnek kell lennie.) Ha V-nek van egy nem levél gyereke, akkor V helyét ez a gyerek, egyébként egy levélelem veszi át.

    • Ha V piros volt: KÉSZen vagyunk

    • Ha V fekete volt, több tulajdonság is sérül, ill. sérülhet:

      • A gyökérelem színe fekete Talán sérül. (Ha V gyökérelem volt és a gyermeke piros.)

      • Minden piros elemnek mindkét rákövetkezője feketeTalán sérül. (Ha V gyermeke és a szülője is piros)

      • Bármely két, azonos elemből induló és levélelemig vezető úton ugyanannyi fekete színű elem van.Majdnem bizonyosan sérül. (Az egyetlen kivétel, ha V a gyökér elem volt.)


    T rl s piros fekete f b l2
    Törlés 12Piros-Fekete fából

    • Jelölje U azt az elemet, amely átveszi a ténylegesen törölt fekete elem helyét!(Ha az U levél volt, tudjuk róla, hogy fekete.)

    • V törlése után egy fekete tokent rendeljünk hozzá ahhoz a csúcshoz, ami V helyére került (U). Ezen a tokenen átmenő, levélig vezető utak eggyel kevesebb fekete elemet tartalmaznak, mint kellene. A token ezt jelzi.

    • Cél: ezt a fekete tokent mind feljebb mozgassuk a fában, vagy teljesen eltüntessük.


    T rl s piros fekete f b l3
    Törlés 12Piros-Fekete fából

    • Ha egy csomópont fekete színű és rendelkezik ezzel a fekete tokennel, ezt duplán fekete elemnek nevezzük. Fizikai szinten nem jelenik meg a fában a fekete token, csak koncepcionális (fogalmi) szinten.

    • 5 esetet különböztethetünk meg, melyek kölcsönösen kizárják egymást:

      • A token egy piros elemnél, vagy a fa gyökerénél van

      • A duplán fekete elem testvére piros

      • A duplán fekete elem testvére, és mindkét unokaöccse fekete

      • A duplán fekete elem testvére és távolabbi unkaöccse fekete, de a közelebbi unokaöccse piros.

      • A duplán fekete elem testvére fekete, de a távolabbi unkaöccse piros.


    T rl s piros fekete f b l4
    Törlés 12Piros-Fekete fából

    2a, A tokennel rendelkező csúcspont piros színű, vagy a fa gyökere, esetleg mindkettő: Ekkor a csúcspont színét feketére váltjuk és vége.

    • Ez a lépés a második és negyedik tulajdonságot azonnal helyreállítja.

    • Az ötödik tulajdonságot is helyreállítja: Pl. az úgynevezett (hiányzó) fekete csúcspontot megkapták azok az utak, amelyekből ez hiányzott.

    • Ha a gyökérben van a token, és a gyökér fekete, akkor csökken a fa fekete-magassága.

    y

    n+1

    y■

    n

    y■

    n+1

    A

    n

    B

    n

    A

    n

    B

    n

    A,B: Azonos fekete-magasságú részfák


    T rl s piros fekete f b l5
    Törlés 12Piros-Fekete fából

    2b, Ha a duplán fekete elem testvére piros, akkor egy forgatást és egy színcserét kell végrehajtani. A duplán fekete elem szülője körül forgatunk, a testvért és a szülőt színezzük át. Ez a lépés biztosítja, hogy a duplán fekete csúcspont testvére fekete lesz, így egy lépés múlva, vagy a c, d, e esetek valamelyike fog előállni. A token a forgatással egy szinttel távolabb kerül ugyan a gyökértől, de most már a duplán fekete csúcspont szülője piros, testvére pedig fekete:

    • Ha távolabb kerül a token, a gyökértől, onnantól 4 lépésen belül már el lehet tüntetni (közel vagyunk a megoldáshoz).


    2b 12

    z

    n

    z

    ?

    y

    n

    y

    n-1

    y

    n

    D

    n-1

    D

    n-1

    z

    n-1

    x■

    n-2

    x■

    n-2

    x■

    n-2

    C

    n-1

    C

    n-1

    D

    n-1

    B

    n-3

    C

    n-1

    A

    n-3

    B

    n-3

    B

    n-3

    A

    n-3

    A

    n-3

    2 ?c,d,e?

    C,D: Fekete gyökerű részfák


    T rl s piros fekete f b l6
    Törlés 12Piros-Fekete fából

    2c, Tegyük fel, hogy a duplán fekete testvére és mindkét unokaöccse fekete. Ekkor a testvért pirosra színezzük, a tokent egy csúcsponttal feljebb visszük a gyökér irányába. A testvér átszínezésével az utakból (rajta keresztül) egy fekete kitörlődik. y-ba felvisszük a tokent: az y alatti rész eggyel kevesebb feketét tartalmaz, mint kellene. Még fennáll a probléma, de már eggyel feljebb toltuk a tokent. (Ezt csak akkor lehet végrehajtani, ha mindkét unokaöccs fekete.)


    2c 12

    y

    ?

    y■

    ?

    z

    n

    z

    n-1

    x■

    n-1

    x

    n-1

    D

    n-1

    D

    n-1

    B

    n-2

    B

    n-2

    C

    n-1

    C

    n-1

    A

    n-2

    A

    n-2

    C,D,: Fekete gyökerű részfák


    T rl s piros fekete f b l7
    Törlés 12Piros-Fekete fából

    2d, A duplán fekete csúcspontnak fekete a testvére és a távolabbi unokaöccse, de a közeli unokaöccse piros.

    y

    ?

    y

    ?

    y

    ?

    w

    n

    z

    ?

    z

    n

    x■

    n-1

    x■

    n-1

    x■

    n-1

    w

    n-1

    w

    n

    B

    n-2

    B

    n-2

    z

    n-1

    A

    n-2

    A

    n-2

    C

    n-1

    C

    n-1

    B

    n-2

    E

    n-1

    A

    n-2

    D

    n-1

    D

    n-1

    E

    n-1

    E

    n-1

    C

    n-1

    D

    n-1

    2e

    C,D, E: Fekete gyökerű részfák


    T rl s piros fekete f b l8
    Törlés 12Piros-Fekete fából

    2e, A duplán fekete elem testvére fekete, de a távolabbi unkaöccse piros. (A közelebbi unokaöccse bármilyen színű lehet.)

    y

    ?

    z

    n

    z

    ?

    y

    n

    w

    n

    y

    ?

    w

    n-1

    z

    n

    x■

    n-1

    x■

    n-1

    x

    n-1

    w

    n-1

    C

    n-1

    C

    n-1

    D

    n-1

    D

    n-1

    E

    n-1

    E

    n-1

    B

    n-2

    A

    n-2

    C

    n-1

    A

    n-2

    B

    n-2

    A

    n-2

    B

    n-2

    D

    n-1

    E

    n-1

    D, E: Fekete gyökerű részfák


    Tökéletesen kiegyensúlyozott fa 12

    Minimális magasságú fa

    Kiegyensúlyozott fa

    Bináris kupac

    76

    13:23:20


    A bin ris kupac tulajdons gai
    A bináris kupac tulajdonságai 12

    • A kupac gráfja:

      • A minden szintje teljesen kitöltött, kivéve a legalacsonyabb szintet,

      • ahol balról jobbra haladva csak egy adott csúcsig vannak elemekAzaz, egyértelmű kapcsolat van a kupac elemszáma, és az őt ábrázoló fa gráfja között

    • A “kupac-tulajdonság” (maximum kupac esetén)‏

      • A kupac minden i gyökértől különböző elemére teljesül, hogy: Szülő( i ).adat ≥ i.adatAzaz, egy részfa legnagyobb értékű eleme mindig a részfa gyökerében található.


    A maximum kupac m veletei
    A maximum kupac műveletei 12

    • Létrehozás:

      • Létrehozhatunk üres kupacot, vagy

      • Építhetünk kupacot előre megadott elemekből

    • Bővítés:

      • Új elem elhelyezése a kupacban (tulajdonságok megőrzésével)‏

    • Törlés:

      • Gyökérelemet törlünk(és átszervezés, a tulajdonságok megőrzéséért)‏

    • Csere:

      • Általában csak valamely elem értékének növelése támogatott (Elsőbbségi sorként való alkalmazás estén.)‏


    A maximum kupac m veletei1
    A maximum kupac műveletei 12

    • Rendezés:

      • Csak a kupac-tulajdonság erejéig

    • Keresés:

      • Nem szokásos

      • Vajon csak teljes keresés lehetséges?

    • Elérés:

      • Szekvenciális

    • Bejárás:

      • Az ábrázolás módjától függően -- alapvetően szekvenciális

    • Feldolgozás:

      • Tipikusan a gyökérelemre korlátozódik, és

      • tipikusan törléssel folytatódik


    A kupac br zol sa
    A kupac ábrázolása 12

    • Szétszórtan (Bár nem lehetetlen, de nem alkalmazzák)‏

      • Fa és

      • cirkuláris lista (hogy a fa gráfjának speciális formája könnyen megőrizhatő legyen törlésnél és beszúrásnál.)Elemenként: 4 mutató

        • BAL (fa)‏

        • JOBB (fa)‏

        • SZÜLŐ (fa) – Mivel a műveletei gyakran igénylik.

        • ELŐZŐ (cirkuláris lista) (A gyökérelemnél ELŐZŐ a kupac “utolsó” elemére mutat.)

          (Láthatóan nagyon körülményes.

          Pl. bővítésnél még ilyen sok

          segégmutatóval is nehéz megtalálni

          az új elem helyét a fában.)


    A kupac br zol sa1
    A kupac ábrázolása 12

    • Folytonosan (Ez a tipikus.)‏

      • Egy vektort szokás alkalmazni. (pl. K)Ekkor beszélhetünk:

        • A vektor méretéről: méret(K)‏

        • A kupac méretéről: kupac_méret(K)Utóbbi a kupacban aktuálisan található elemek száma.

      • A fa szerkezet ábrázolása a K vektorban:

        • Gyökérelem: K[1] (ha kupac_méret(K)>0)‏

        • BAL(i) = i+i

        • JOBB(i) = i+i+1

        • SZÜLŐ(i) = [i / 2] (egészrész)

          Ez a fajta (folytonos) ábrázolás csak addig hatékony, amíg a fa szerkezete (gráfja) megegyezik a kupac adatszerkezetével.

          (Más (pl. kereső-) fákra nem célszerű alkalmazni.)‏


    A kupac tulajdonság fenntartása 12Feltételezés: Egy bizonyos i elem gyermekeinek részfáira már teljesül a kupac tulajdonság. Feladat: Elérni, hogy az i elemhez tartozó részfára is teljesüljön a tulajdonság.

    16

    1

    10

    3

    4

    2

    14

    4

    7

    5

    9

    6

    3

    7

    2

    8

    8

    9

    16

    16

    10

    10

    14

    14

    8

    4

    7

    9

    7

    9

    3

    3

    2

    2

    8

    4


    if 12r ≤ kupac_méret(K)ésK[r]>K[max] then

    max  r

    end if

    ifmax≠ithen

    Csere K[i] és K[max]

    KUPACOL(K,max)‏

    end if

    end procedure

    A kupac tulajdonság fenntartásaFeltételezés: Egy bizonyos i-nél nagyobb indexekre már teljesül a kupac tulajdonság. Feladat: Elérni, hogy az i indexben tárolt elemhez tartozó részfára is teljesüljön a tulajdonság.(Esetleg összehasonlításokban: K[i] <== K[i].kulcs)

    procedure KUPACOL(K,i)‏

    • l  BAL(i)‏

    • r  JOBB(i)‏

    • ifl≤kupac_méret(K) és K[l]>K[i] then

    • max  l

    • else

    • max  i

    • end if

    16

    1

    10

    3

    4

    2

    14

    4

    7

    5

    9

    6

    3

    7

    2

    8

    8

    9


    A kupac alkalmaz sa els bbs gi sorok br zol s ra
    A kupac alkalmazása elsőbbségi sorok ábrázolására 12

    • Elsőbbségi sor:

      • Minden elemhez tartozik egy kulcs (prioritás)‏

      • Az elemek feldolgozása a kulcsok csökkenő/növekvő sorrendjében történik

    • Alapvető algoritmusok:

      • BESZÚR(S,x): az x elemet hozzáadja az S sorhoz.

      • MAXIMUM(S): Megadja S legnagyobb elemét.

      • KIVESZ_MAX(S): Megadja és törli S legnagyobb elemét.

    • Alkalmazása pl.

      • Operációs rendszer ütemezési feladatainál,

      • Esemény vezérelt szimuláció

      • ......


    Az els bbs gi sor algoritmusai besz r
    Az elsőbbségi sor algoritmusai 12: BESZÚR

    16

    10

    14

    8

    7

    9

    3

    2

    4

    15

    BESZÚR(S,15)

    -- Hová kell elhelyezni az új elemet?

    16

    16

    10

    15

    10

    14

    8

    8

    14

    9

    15

    9

    3

    3

    2

    4

    2

    4

    7

    7


    Az els bbs gi sor algoritmusai
    Az elsőbbségi sor algoritmusai 12

    procedure BESZÚR(S,x)‏

    • ifkupac_méret(S) =méret(S)then

    • KIVÉTEL “Kupacmérettúlcsordulás”

    • end if-- pl. folytonos ábrázolás esetén

    • ikupac_méret(S) kupac_méret(S)+1

    • whilei>1 és S[SZÜLŐ(i)].kulcs<x.kulcsdo

    • S[i]  S[SZÜLŐ(i)]

    • i  SZÜLŐ(i)‏

    • endwhile

    • S[i]  x

      endprocedure

    16

    10

    14

    8

    7

    9

    3

    2

    4

    15


    Az els bbs gi sor algoritmusai1
    Az elsőbbségi sor algoritmusai 12

    function KIVESZ_MAX(S)‏

    • ifkupac_méret(S) <1 then

    • KIVÉTEL “Kupacméretalulcsordulás”

    • end if

    • max  S[1]

    • S[1]  S[kupac_méret(S)]

    • S[kupac_méret(S)]  S[kupac_méret(S)]-1

    • KUPACOL(S,1)‏

    • return max

      end function


    A kupac alkalmaz sa rendez shez 1 v ltozat
    A kupac alkalmazása rendezéshez 121. változat

    procedure KUPACRENDEZÉS_1(K)‏

    • kupac_méret(K)  1

    • fori  2 to méret(K) do

    • BESZÚR(K,K[i])

    • end for

    • whilekupac_méret(K)>1 do

    • Csere K[1] ésK[kupac_méret(K)]

    • kupac_méret(K)  kupac_méret(K)-1

    • KUPACOL(K,1)‏

    • end while

      end procedure


    A kupac alkalmaz sa rendez shez 2 v ltozat
    A kupac alkalmazása rendezéshez 122. változat

    procedure KUPACRENDEZÉS_2(K)‏

    • kupac_méret(K) méret(K)‏

    • iméret(K)/2

    • whilei>0 do

    • KUPACOL(K,i)

    • i i-1

    • end while

    • whilekupac_méret(K)>1 do

    • Csere K[1] ésK[kupac_méret(K)]

    • kupac_méret(K)  kupac_méret(K)-1

    • KUPACOL(K,1)‏

    • end while

      end procedure


    A kupac alkalmaz sa rendez shez
    A kupac alkalmazása rendezéshez 12

    A szürkével jelölt elemekrél lesz a legtöbb dolga.

    1. változat

    ~ 1*0+2*1+4*2+…+(n/4)*(log n -1) +(n/2)* log n ~ n*log n

    2. változat

    A feketével jelölt elemeknél semmi dolga. nem volt.

    ~ (n/2)* 0 + (n/4)*1 + (n/8)*2 + … + 1*log n ~ n


    A kupac alkalmaz sa rendez shez 3 v ltozat

    procedure 12KUPACOT_ÉPíT(K)‏

    kupac_méret(K) méret(K)‏

    i méret(K)/2

    whilei>0 do

    KUPACOL(K,i)

    i i-1

    end while

    end procedure

    A kupac alkalmazása rendezéshez3. változat

    procedure KUPACRENDEZÉS(K)‏

    • KUPACOT_ÉPíT(K)‏

    • whilekupac_méret(K) >1 do

    • Csere K[1] ésK[kupac_méret(K)]

    • kupac_méret(K)  kupac_méret(K)-1

    • KUPACOL(K,1)‏

    • end while

      end procedure


    B f k bayer f k
    B-fák (Bayer-fák) 12

    • B-fa:

      • A B-fák lapokból épülnek fel.

      • A lapokon mutatók és adatelemek helyezkednek el.

      • Az adatelemek a kulcsaik szerint növekvő sorrendben vannak egy lapon.

      • A B-fa is kereső fa. Tehát két azonos kulcsú adatelem nincs benne.

      • A p-vel jelölt mutatók levéllapokon NIL értékűek, egyébként mindig olyan lapot címeznek, amely a B-fa egy olyan részfájának a gyökereként képzelhető el, ahol minden adatelem kulcsa a mutatót körülvevő adatelemek kulcsai közé esnek:


    B f k
    B-fák 12

    • További tulajdonsággai:

      • A fának van rendje (n), pl. másodrendű

      • Minden lap legfeljebb 2n adatot tartalmazhat

      • A gyökérlapot kivéve minden lapon legalább n adat van

      • A gyökérlapon lehet ennél kevesebb is (legalább egy elem van ott, ha nem üres a fa)

      • Egy lap, vagy levéllap, vagy m+1 rákövetkezője van. m a lapon elhelyezett adatok száma

      • Minden levéllap ugyanazon a szinten helyezkedik el.


    Példa 12B-fára. (A fa rendje: 2)

    M

    E H

    P T X

    B D

    F G

    I K L

    N O

    Q S

    V W

    Y Z


    Keres s a b f ban
    Keresés a B-fában: 12

    A keresés minden esetben a gyökérlapon indul (kivéve, ha üres a fa).

    • A gyökérlapon végrehajtunk egy lineáris keresést. Ha az elem meg van, KÉSZ.

    • Ha nem találtuk meg, a lineáris keresés megáll valahol.

    • Ha a lineáris keresés úgy áll meg, hogy a vizsgált elem nagyobb, mint a keresett, akkor az előtte lévő mutató által mutatott lapon folytatjuk tovább a keresést.

    • Ha a végére értünk (minden kulcs kisebb volt a keresettnél) és nincs meg, az utolsó mutatóval megyünk tovább.

    • Ha utolsó szinten vagyunk és a mutatók értéke NIL és nincs meg az elem, akkor az nincs is a fában.


    B fa b v t se
    B-fa bővítése 12

    A bővítés is kereséssel kezdődik. Meg kell határozni azt a levéllapot, ahol a bővítendő elemet el tudjuk helyezni.

    B-fát új elemmel mindig csak a levéllapon bővíthetünk.

    • Ha a lapon m<2n, akkor a rendezettség megmarad, a lapon elhelyezzük az új elemet.

    • Ha a lap tele van (m=2n) ugyan, de az új elemet erre a lapra kellene elhelyezni, a fa szerkezete meg kell, hogy változzon. Az új elemet elhelyezzük a már telített levéllapon. Így itt 2n+1 lesz az elemek száma. Meghatározzuk a középső elemet, ezt kiemeljük a 2n+1 elem közül, és megpróbáljuk a szülő lapján elhelyezni.


    B fa b v t se1
    B-fa bővítése 12

    • A lap e mentén ketté fog válni:

    • a középső elem egy szinttel feljebb vándorol.

    • Két levéllapra két mutatót kell a szülőből állítani. A feljebb csúsztatott elem baloldali mutatóját a nála kisebb levéllapra állítjuk, a jobboldalit a nála nagyobb elemeket tartalmazó levéllapra.

    • Ha a probléma többször megismétlődik, és felgyűrűzik a gyökérig, a gyökér is kettéválik, egy elem (a középső) eggyel feljebb kerül, azaz új gyökérlap jön létre egyetlen elemmel. Ez az egyetlen eset, hogy a fa magassága növekszik.


    P lda b fa b v t s re
    Példa B-fa bővítésére 12

    C1 N2 G3 A4 H5 E6 K7 Q8 M9 F10

    W11 L12 T13 Z14 D15 P16 R17 X18 Y19 S20

    G

    5. lépés:

    0. lépés: Üres B-fa

    A C G N

    4. lépés:

    A C

    H N

    G

    G M

    8. lépés:

    9. lépés:

    A C E

    H K N Q

    A C E

    H K

    N Q


    Példa 12B-fa bővítésére

    C1 N2 G3 A4 H5 E6 K7 Q8 M9 F10

    W11 L12 T13 Z14 D15 P16 R17 X18 Y19 S20

    G M T

    14. lépés:

    A C E F

    H K L

    N Q

    W Z

    G M

    13. lépés:

    A C E F

    H K L

    N Q T W

    D G M T

    15. lépés:

    A C

    E F

    H K L

    N Q

    W Z


    Példa 12B-fa bővítésére

    C1 N2 G3 A4 H5 E6 K7 Q8 M9 F10

    W11 L12 T13 Z14 D15 P16 R17 X18 Y19 S20

    D G M T

    19. lépés:

    A C

    E F

    H K L

    N P Q R

    W X Y Z

    20. lépés:

    M

    D G

    Q T

    A C

    E F

    H K L

    N P

    R S

    W X Y Z


    T rl s b f b l
    Törlés B-fából 12

    • Törlés B-fából:

      • Ha a törlendő elem levéllapon van. Ekkor fizikailag kitöröljük.

      • Ha nem levéllapon van, akkor ezt az adatot helyettesíteni kell egy levéllapbeli elemmel, amely a rendezettséget megtartja. (Pl. jobboldal legbaloldalibb eleme.)

        Mindkét esetben az egyik levéllapon csökken az elemek száma.

      • Ha a levéllapon nem csökken n alá az adatok száma: KÉSZ

      • Ha n alá csökken, de valamelyik szomszédnál (ugyanebben a részfában) legalább n+1 elem van, akkor a szomszéd laptól elemeket veszünk át a B-fa jelleg megőrzésével. Szokás úgy vágni, hogy az elemek egyenlően oszoljanak meg. Ez a művelet természetesen érinti az előd lapot is.


    T rl s b f b l1
    Törlés B-fából 12

    • Ha a törléssel n alá csökken az elemek száma, és minden szomszédos lapon n elem van, az egyikkel összevonható a törölt elemet tartalmazó lap: (n-1)+n=2n-1. Az elődlapon eggyel kevesebb mutató kell, így eggyel kevesebb elem is: ezt az elemet rárakjuk az összeolvasztott lapra, így 2n db elem lesz a levéllapon. Mivel ilyenkor csökken az előd elemeinek száma, ez felgyűrűződhet a gyökérlapig: a fa magassága ebben az egy esetben csökkenhet.

      A B-fa magassága csak a gyökér felől csökkenhet, illetve nőhet, nem pedig a levéllapok felől.


    Példa törlésre 12B-fából

    20. lépés:

    M

    D G

    Q T

    A C

    E F

    H K L

    N P

    R S

    W X Y Z

    T törlése:

    M

    D G

    Q W

    A C

    E F

    H K L

    N P

    R S

    X Y Z

    R törlése:


    Példa törlésre 12B-fából

    R törlése:

    M

    D G

    Q X

    A C

    E F

    H K L

    N P

    SW

    Y Z

    H törlése: ?

    H törlése:

    M

    D G

    Q X

    A C

    E F

    K L

    N P

    S W

    Y Z

    E törlése: ?


    Példa törlésre 12B-fából

    E törlése 1. lépés:

    M

    G

    Q X

    A C D F

    K L

    N P

    S W

    Y Z

    E törlése 2. lépés:

    G M Q X

    A C D F

    K L

    N P

    S W

    Y Z


    B f k egy alternat v lehet s g
    B-fák (egy alternatív lehetőség) 12

    • B-fa:

      • A B-fák lapokból épülnek fel.

      • A lapokon mutatók és adatelemek helyezkednek el.

      • Az adatelemek a kulcsaik szerint növekvő sorrendben vannak egy lapon.

      • A B-fa is kereső fa. Tehát két azonos kulcsú adatelem nincs benne.

      • A p-vel jelölt mutatók levéllapokon NIL értékűek, egyébként mindig olyan lapot címeznek, amely a B-fa egy olyan részfájának a gyökereként képzelhető el, ahol minden adatelem kulcsa a mutatót körülvevő adatelemek kulcsai közé esnek:


    B f k egy alternat v lehet s g1
    B-fák (egy alternatív lehetőség) 12

    • További tulajdonsággai:

      • A fának van rendje (n), pl. másodrendű

      • Minden lap legfeljebb 2n mutatót (2n-1 adatot) tartalmazhat

      • A gyökérlapot kivéve minden lapon legalább n mutató van

      • A gyökérlapon lehet ennél kevesebb is (legalább egy elem van ott, ha nem üres a fa)

      • Egy lap, vagy levéllap, vagy m+1 rákövetkezője van. m a lapon elhelyezett adatok száma

      • Minden levéllap ugyanazon a szinten helyezkedik el.

    • Így elkerülhetőek a visszalépések


    P lda b fa b v t s re n 2
    Példa B-fa bővítésére (n=2) 12

    C1 N2 G3 A4 H5 E6 K7 Q8 M9 F10

    W11 L12 T13 Z14 D15 P16 R17 X18 Y19 S20

    4. lépés:

    (4/2)

    4. lépés:

    (4/1)

    G

    G

    0. lépés: Üres B-fa

    C G N

    3. lépés:

    C

    A C

    N

    N

    8. lépés:

    (8/1)

    G

    G K

    G K

    8. lépés:

    (8/2)

    7. lépés:

    A C E

    H K N

    A C E

    A C E

    H

    H

    N

    N Q


    P lda b fa b v t s re n 21
    Példa B-fa bővítésére (n=2) 12

    C1 N2 G3 A4 H5 E6 K7 Q8 M9 F10

    W11 L12 T13 Z14 D15 P16 R17 X18 Y19 S20

    C G K

    C G K

    10. lépés:

    (10/2)

    10. lépés:

    (10/1)

    G K

    9. lépés:

    A

    A

    E F

    E

    H

    H

    M N Q

    M N Q

    A C E

    H

    M N Q


    P lda b fa b v t s re n 22
    Példa B-fa bővítésére (n=2) 12

    C1 N2 G3 A4 H5 E6 K7 Q8 M9 F10

    W11 L12 T13 Z14 D15 P16 R17 X18 Y19 S20

    11. lépés:

    (11/3)

    11. lépés:

    (11/2)

    G

    G

    C G K

    10. lépés:

    11. lépés:

    (11/1)

    G

    A

    C

    E F

    H

    K N

    M N Q

    C

    K N

    C

    K

    A

    A

    E F

    E F

    H

    H

    M

    M

    Q W

    Q

    A

    E F

    H

    M N Q


    P lda b fa b v t s re n 23
    Példa B-fa bővítésére (n=2) 12

    C1 N2 G3 A4 H5 E6 K7 Q8 M9 F10

    W11 L12 T13 Z14 D15 P16 R17 X18 Y19 S20

    13. lépés:

    G

    14. lépés:

    (14/1)

    G

    C

    K N

    C

    K N T

    A

    E F

    H

    L M

    Q T W

    A

    E F

    H

    L M

    Q

    W


    P lda b fa b v t s re n 24
    Példa B-fa bővítésére (n=2) 12

    C1 N2 G3 A4 H5 E6 K7 Q8 M9 F10

    W11 L12 T13 Z14 D15 P16 R17 X18 Y19 S20

    14. lépés:

    (14/2)

    15. lépés:

    G

    G

    C

    C

    K N T

    K N T

    A

    A

    D E F

    E F

    H

    H

    L M

    L M

    Q

    Q

    W Z

    W Z


    P lda b fa b v t s re n 25
    Példa B-fa bővítésére (n=2) 12

    C1 N2 G3 A4 H5 E6 K7 Q8 M9 F10

    W11 L12 T13 Z14 D15 P16 R17 X18 Y19 S20

    16. lépés:

    (16/1)

    16. lépés:

    (16/2)

    G N

    G N

    C

    C

    K

    K

    T

    T

    A

    A

    D E F

    D E F

    H

    H

    L M

    L M

    Q

    P Q

    W Z

    W Z


    ad