Université Bordeaux 1

Licence Semestre 3  - Algorithmes et structures de données 1

Dernière mise à jour effectuée le 23 Juin 2014


Arbre binaire de recherche


  1. Arbre binaire de recherche
  2. Définition 8.1.Soit x un sommet interne d'étiquette l(x), LG(x) (resp. LD(x)), l'ensemble des étiquettes du sous arbre gauche (resp. droit) de x. On a
    Propriété 8.2 Si on parcourt un arbre binaire de recherche en ordre infixe, on obtient une séquence d'étiquettes triées en ordre croissant.
    Corollaire 8.3 Si n est le nombre de sommets d'un arbre binaire de recherche, on obtient la liste triée en O(n).
    On utilise les primitives des arbres binaires.

    Recherche d'un élément dans un sous arbre

    fonction recherche(x:sommet, val e:objet):sommet;
       var tmp:objet;
       début
          si x==NIL alors
            retourner(NIL)
          sinon
            tmp= getValeur(x);
            si tmp==e alors 
              retourner(x);
            sinon 
              si e <tmp alors
                retourner(recherche(filsGauche(x),e));
              sinon
                retourner(recherche(filsDroit(x),e));
              finsi
            finsi
          finsi
       fin
    
    Complexité

    Recherche du plus petit élément d'un sous arbre

    fonction cherchePlusPetit(val x: sommet):sommet;
      début
        tantque filsGauche(x)!=NIL faire
          x=filsGauche(x);
        fintantque
        retourner(x);
      fin
    
    Complexité

    Recherche de l'élément suivant une valeur présente dans un sous-arbre

    fonction chercheSuivant(val x: sommet,val e:objet):sommet;
      var p:sommet;
      début
        x=cherche(x,e);
        si x==NIL alors
          retourner(NIL);
        sinon
          si filsDroit(x)!=NIL alors
            retourner(cherchePlusPetit(filsDroit(x))
          sinon
            p=pere(x);
            tantque p!=NIL faire
              si filsGauche(p)==x alors 
                retourner(p)
              sinon
                x=p;
                p=pere(p);
              finsi
            fintantque
            retourner(NIL);
          finsi
        finsi
      fin
    
    Complexité

  3. Modification d'un arbre binaire de recherche
  4. Un ABR est un containeur. Les primitives ajouter et supprimer des objets permettent de faire évoluer un ABR.
    fonction ajouter(ref x:sommet, val e:objet):vide;
      var s:sommet;
      début
        si e ≤ valeurSommet(x) alors
          s=filsGauche(x);
          si s==NIL alors
            ajouterFilsGauche(x,e);
          sinon
            ajouter(s,e);
          finsi
        sinon
          s=filsDroit(x);
          si s==NIL alors
            ajouterFilsDroit(x,e);
          sinon
            ajouter(s,e);
          finsi
        finsi
      fin
    
    Complexité
    fonction supprimer(ref x:sommet):booléen;
      var p,f,y:sommet;
      début
        si estFeuille(x) alors 
          p=pere(x);
          si filsGauche(p)==x alors
            supprimerFilsGauche(p)
          sinon
            supprimerFilsDroit(p)
          finsi
        sinon
          f=filsDroit(x);
          si f!=NIL
              y=cherchePlusPetit(f);
          sinon
              f=filsGauche(x);
              y=cherchePlusGrand(f);
          finsi
          v=getValeur(y);
          supprimer(y);
          setValeur(x,v);
        finsi
      fin
    
    Complexité

  5. Equilibrage
  6. La complexité des opérations sur un ABR dépendant de la hauteur de l'arbre, il est important qu'un ABR reste aussi proche que possible d'un arbre binaire parfait de manière à ce que la hauteur soit minimum. L'équilibrage d'un ABR peut-être obtenu par un algorithme de type "diviser pour régner". On récupère la liste des éléments triés dans un tableau T[1..N] où N est la taille de l'arbre de départ et on reconstruit l'arbre.
    fonction lister(val x:sommet,
                            ref T:tableau[1..N] d'objet):vide;
                            ref iT:entier):vide
      début
        si estFeuille(x)alors
          iT=iT+1;T[iT]= getValeur(x);
        sinon
          si filsGauche(x)!=NIL alors
              lister(filsGauche(x),T,iT);
          finsi
          iT=iT+1;T[iT]= getValeur(x);
          si filsDroit(x)!=NIL alors
            lister(filsDroit(x),T,iT);
          finsi
        finsi
       fin
    
    L'appel
    liste(A,T,0)
    fournit, en utilisant l'ordre infixe, dans le tableau T la liste des valeurs dans l'ordre croissant de l'arbre A.
    fonction detruireArbreBinaire(ref A:arbreBinaire d'objet):vide;
      début
        si s!=NIL alors
          detruireArbreBinaire(filsGauche(s));
          supprimerFilsGauche(s);
          detruireArbreBinaire(filsDroit(s));
          supprimerFilsDroit(s);
        finsi
      fin
    
    fonction equilibre(ref A:arbreBinaire de objet):vide;
      var N:entier;
      début
        N=tailleArbre(A);
        var T:tableau[1..N]d'objet;
        lister(A,T,0);
        detruireArbreBinaire(A);
        delete(A);
        A=construire(T,1,N))
      fin
    
    fonction construire(ref T:tableau[1..N]d'objet,
                           ref d,f:entier):sommet;
      var m:entier;
      var c,s:sommet;
      début
        si d≤f alors
          m=partieEntiere((d+f)/2);
          new(c);
          setValeur(c,T[m]);
          si d==f alors
            c^.gauche=NIL;
            c^.droit=NIL;
            retourner(c);
          sinon
            s=construire(d,m-1);
            c^.gauche=s;
            si s!=NIL alors
              s^.pere=c;
            finsi
    	s=construire(m+1,f);
    	c^.droit=s
            si s!=NIL
              s^.pere=c;
    	finsi
          finsi
          retourner(c);
        sinon
          retourner(NIL)
        finsi
      fin