c++如何实现AVL平衡二叉树_c++ 节点高度平衡与旋转操作【详解】

AVL树节点必须显式存储height成员以支持O(log n)平衡维护；插入/删除后需自底向上更新高度并按bf数值逻辑执行LL/RR/LR/RL旋转，删除修复须持续至根。

AVL树节点必须显式存储高度值

AVL树的平衡判定依赖每个节点左右子树高度差（balance factor）绝对值 ≤ 1，而高度在插入/删除后频繁变化。c++中不能靠每次递归计算子树深度来判断——那样单次插入时间退化为 O(n)。必须在每个节点中缓存 height 成员变量，并在所有结构变更操作中同步更新。

常见错误是只在插入后调用一次 updateHeight(root)，但没意识到旋转过程中涉及的 2~4 个节点的高度都变了，且顺序敏感：必须先更新子孙节点，再更新父节点。

• height 初始化为 1（叶子节点），空指针对应高度为 0
• 更新公式固定为：node->height = 1 + std::max(getHeight(node->left), getHeight(node->right))
• 写一个安全的 getHeight() 辅助函数，对 nullptr 返回 0，避免重复判空

四种旋转的触发条件与指针重连顺序不能颠倒

LL、RR、LR、RL 旋转不是凭“方向感”手写出来的，而是由失衡节点的 balanceFactor 和其子节点的 balanceFactor 共同决定。硬记口诀容易出错，应统一用数值逻辑判断：

• LL：当前节点 bf == 2 且左孩子 bf >= 0
• RR：当前节点 bf == -2 且右孩子 bf
• LR：当前节点 bf == 2 且左孩子 bf == -1
• RL：当前节点 bf == -2 且右孩子 bf == 1

旋转后必须立即更新涉及节点的高度，且顺序是：先更新旋转后的底层节点（如 LR 中的新根 newRoot），再更新原根。否则后续 getBalanceFactor() 会算错。

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Node* AVLTree::rotateRight(Node* y) {     Node* x = y->left;     Node* T2 = x->right; 
x->right = y; y->left = T2;  // 高度更新顺序不可逆：先 y（现在是 x 的子），再 x y->height = 1 + std::max(getHeight(y->left), getHeight(y->right)); x->height = 1 + std::max(getHeight(x->left), getHeight(x->right));  return x;
}
insert() 后必须从插入点向上回溯更新高度并检查平衡
AVL 插入不是插完就完事。标准 BST 插入返回路径上所有祖先节点，但 C++ 没有内置回溯栈，所以要么用递归（自然带回溯），要么手动维护父指针或栈。递归写法更直观，也更容易嵌入旋转逻辑：

递归插入返回新子树根，这样旋转后可直接把新根接回上层
每次递归返回前，先更新当前节点高度，再算 balance factor，再根据值决定是否旋转
旋转后返回的是新子树根，必须赋给上一层的对应子指针（root->left 或 root->right）

漏掉某一层的更新或未将旋转结果赋值回去，会导致树局部失衡却无反应——现象是插入后看似平衡，但再插入一个数就崩出 bf == 3 的节点。
删除节点后平衡修复比插入更复杂，需两次检查
删除可能发生在任意位置，替换节点后仍要回溯。关键点在于：即使某层旋转恢复了平衡，其父层的 balance factor 仍可能因高度变化而再次失衡（比如原来 bf == 1，子树高度减 1 后变成 bf == 2）。因此删除后的修复必须持续向上直到根，不能像插入那样“旋转一次即终止”。
另一个易忽略点：找中序后继（或前驱）替代被删节点时，该后继本身可能带子树（最多一个），删除它时也要走完整 AVL 删除流程——很多人在这里直接 delete 后继节点，跳过了对其父路径的平衡检查。
实际编码中，建议把“查找+删除+回溯修复”封装成独立函数，和插入的递归风格保持一致，避免混用迭代与递归导致路径管理混乱。