Che cos'è un albero di ricerca?
Un albero di ricerca è una struttura di dati utilizzata nella programmazione del computer per contenere e organizzare un elenco di dati. Ogni albero di ricerca è composto da un insieme ordinato di nodi, che possono essere collegati a zero o più altri nodi. I singoli nodi contengono alcuni dati e collegamenti ad altri nodi. I dati contenuti nei nodi dell'albero sono spesso ordinati in qualche modo per consentire agli algoritmi efficienti di cercare, inserire e rimuovere i nodi con facilità.
I nodi di un albero di ricerca sono descritti con quattro termini importanti: la parte superiore di un albero, in cui si trova il primo nodo, è chiamata radice, se un nodo contiene collegamenti a sub -nodi, quel nodo è noto come genitore. I nodi che si trovano sotto il genitore sono chiamati figli e ogni nodo che non ha nodi figlio è chiamato foglia. viene identificato un nodo radice perché non ha un genitore e i nodi foglia non avranno figli.
Un programma è in grado di spostarsi attraverso un albero alla ricerca di dati partendo da un nodo particolare, eseguendo un controllo condizionale e quindi passando al nodo logico successivo se i dati richiesti non sono presenti. A seconda della struttura dei dati utilizzata , questa ricerca può richiedere un tempo variabile. Se l'albero di ricerca è organizzato durante il processo di aggiunta e rimozione di nodi, la ricerca può essere molto veloce. Quando un albero viene assemblato in modo casuale, non è ordinato o consente a più genitori, la ricerca può richiedere molto tempo.
Un fattore che influisce sull'uso degli alberi di ricerca è il problema dell'equilibrio: un albero bilanciato è uno in cui entrambi i figli destro e sinistro del nodo radice contengono la stessa profondità dei nodi figlio o rientrano in un conteggio a un nodo l'uno dall'altro. La profondità di un albero è il numero di nodi dalla foglia più bassa di un albero alla radice. Un albero sbilanciato potrebbe avere tutti i nodi su un solo lato o avere tutti i nodi sono disposti in modo lineare senza rami. Quando la profondità di un albero aumenta, la velocità degli algoritmi di ricerca può diminuire drasticamente.
Esistono alcuni tipi di alberi di ricerca che sono descritti come auto-bilanciamento, che utilizzano operazioni come la rotazione dell'albero per aiutare a mantenere l'equilibrio preservando l'ordine dei dati nelle foglie. le rotazioni dell'albero potrebbero rallentare un programma quando si aggiungono e rimuovono nodi, questo è contrastato dalla velocità con cui è possibile recuperare i dati.
Sebbene esistano molti tipi di alberi di ricerca, la struttura dei dati dell'albero più comune è un albero di ricerca binario. Questo tipo di dati è costituito da nodi che hanno ciascuno da zero a due nodi figlio. C'è solo un nodo radice, e tutte le foglie dell'albero sono ordinate da sinistra a destra in valori ascendenti in base ai dati in loro possesso. Esistono molti algoritmi per alberi di ricerca binari che possono semplifica l'ordinazione dei dati.
Non esiste una singola implementazione standard per i nodi dell'albero di ricerca. I nodi possono essere rappresentati da un'ampia varietà di strutture di dati. È possibile utilizzare matrici di matrici, così come moltiplicare gli elenchi collegati. l'albero di ricerca utilizza una struttura di dati personalizzata progettata per facilitare il completamento delle operazioni necessarie richieste dal programma.Alcune librerie di programmazione standard includono persino le proprie implementazioni interne degli alberi di ricerca.