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Árbol rojo-negro con inclinación hacia la izquierda

Un árbol rojo-negro con inclinación a la izquierda ( LLRB ) es un tipo de árbol binario de búsqueda autoequilibrado , introducido por Robert Sedgewick . Es una variante del árbol rojo-negro y garantiza la misma complejidad asintótica para las operaciones, pero está diseñado para ser más fácil de implementar. [1]

Propiedades

Un árbol rojo-negro inclinado hacia la izquierda satisface todas las propiedades de un árbol rojo-negro:

  1. Cada nodo es rojo o negro.
  2. Un nodo NIL se considera negro.
  3. Un nodo rojo no tiene un hijo rojo.
  4. Cada ruta desde un nodo dado a cualquiera de sus nodos NIL descendientes pasa por el mismo número de nodos negros.
  5. La raíz es negra (por convención).

Además, la propiedad de tendencia izquierdista establece que:

  1. Si un nodo tiene solo un hijo rojo, debe ser el hijo izquierdo.

La propiedad de inclinación a la izquierda reduce la cantidad de casos que deben considerarse al implementar operaciones de árbol de búsqueda.

Relación con los árboles 2–3 y 2–3–4

Un nodo de 2 se asigna a un solo nodo negro. Un nodo de 3 se asigna a un nodo negro con un hijo rojo a la izquierda. Un nodo de 4 se asigna a un nodo negro con dos hijos rojos.
Isomorfismo entre árboles LLRB y árboles 2–3–4

Los árboles LLRB son árboles isomorfos 2–3–4 . A diferencia de los árboles rojo-negros convencionales, los 3 nodos siempre se inclinan hacia la izquierda, lo que hace que esta relación sea una correspondencia 1 a 1. Esto significa que para cada árbol LLRB, hay un árbol 2–3–4 correspondiente único, y viceversa.

Si imponemos el requisito adicional de que un nodo no puede tener dos hijos rojos, los árboles LLRB se vuelven isomorfos a los árboles 2–3 , ya que los árboles de 4 nodos ahora están prohibidos. Sedgewick señala que las implementaciones de los árboles LLRB 2–3 y LLRB 2–3–4 difieren solo en la posición de una sola línea de código. [1]

Análisis

Todos los algoritmos de árbol rojo-negro que se han propuesto se caracterizan por un tiempo de búsqueda en el peor de los casos limitado por un pequeño múltiplo constante de log N en un árbol de N claves, y el comportamiento observado en la práctica es típicamente ese mismo múltiplo más rápido que el límite del peor de los casos, cerca del log N óptimo de los nodos examinados que se observarían en un árbol perfectamente equilibrado.

En concreto, en un árbol rojo-negro 2-3 con inclinación hacia la izquierda construido a partir de N claves aleatorias, los experimentos de Sedgewick sugieren que:

Bibliografía

Referencias

  1. ^ ab Sedgewick, Robert (2008). "Left-Leaning Red–Black Trees" (PDF) . Árboles rojo-negros con tendencia a la izquierda . Departamento de Ciencias de la Computación, Universidad de Princeton.

Enlaces externos