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平衡树演示器(二叉排序树 · 平衡二叉树 AVL · 红黑树 · B 树 · B+ 树) — 免费在线工具

平衡树演示器(二叉排序树 · 平衡二叉树 AVL · 红黑树 · B 树 · B+ 树)是 CintaBox 芯塔盒在线工具箱提供的免费在线工具:按顺序填要插入(和随后要删除)的关键字,一步一步画出二叉排序树、平衡二叉树(AVL)、红黑树或 m 阶 B 树的样子,每个结点标平衡因子(红黑树标颜色) —— 数据结构作业、考研 408 平衡树大题可以直接对答案。

⭐ **失衡怎么调一目了然**:插入或删除后先画出调整前的树,圈出最小不平衡子树的根,写明是 LL / RR / LR / RL 哪一型、绕谁左旋右旋,再画调整后的树;删除引起的连续多次调整每次单独一帧。

⭐ **红黑树**:新结点染红,叔叔红就变色、叔叔黑就按 LL / RR / LR / RL 旋转 + 变色;删除按兄弟的颜色分四种情形 —— 每一次变色、每一次旋转都单独一帧,写明是哪种情形、谁变什么颜色、绕谁转;给出黑高并检查根黑、没有红红相连、每条路径黑结点数相同。与 CLRS 教材习题(依次插入 41 38 31 12 19 8、再依次删除)的答案逐棵一致。

⭐ **B 树**:填阶数 m,插入满了就从中间分裂、关键字上移(可能一路分裂到根),删除先用前驱 / 后继顶替、不够了先向兄弟借(父子换位)、借不到就合并(可能一路合并到根、树变矮)—— 每一次分裂 / 借位 / 合并单独一帧;偶数阶上移哪个中间关键字、先看左兄弟还是右兄弟都能切。另给 n 个关键字时树高的范围、高 h 时关键字个数的范围(高 2 的 5 阶 B 树至少 5 个、高 5 的 3 阶至少 31 个,与 408 真题一致),查找时访问了几个结点。

⭐ **B+ 树**(数据库教材口径,阶 m = 每个结点最多 m 个指针):关键字全在叶子、叶子按大小链起来。插入时叶子满了分成两片,**右边第一个关键字复制一份上去**(叶子里还留着);分支结点满了分裂时**中间的关键字上移**(下面不再留)—— 两种分裂分别标出来。查找总要走到叶子;写「6~20」做范围查询,先找到起点叶子再顺叶链往右扫。Silberschatz《数据库系统概念》习题(素数 2 ~ 31 依次插入,4 个指针)的结果一致。

⭐ **B+ 树删除**:叶子里的关键字不够了就找兄弟 —— 叶子借位后改父结点的分隔关键字、叶子合并直接删掉分隔;分支结点借位是父子轮换、合并要把分隔关键字拉下来;根只剩一个孩子就缩回去。「兄弟够借先借」还是 Silberschatz 的「和兄弟加起来放得下就合并」、先看左兄弟还是右兄弟都能切,两种口径结果不同时一眼看出来;每一步写明合并的原因。

⭐ **B+ 树两套定义**:数据库教材(分支结点存右边子树的最小值)和王道 / 严蔚敏 408 口径(n 个关键字 n 棵子树、分支结点存子树的最大值、比所有都大时沿路改最大值)一键切换,同一组关键字建出来的树并排对照;查找与「6~20」范围查询按各自的走法标路径。

⭐ **查找与遍历**:填一个关键字,在当前这一帧的树上标出比较路径、比了几次;给出中序 / 先序 / 后序 / 层序;可随机生成插入序列。

⭐ **播放 / 分享 / 导出**:一键自动播放每一帧;分享链接带上插入删除序列、树类型和口径(只带输入,打开时重算);每一步导出 CSV 或复制进 Excel,当前这一帧的树存成 PNG;手机上树太宽时自动滚到这一帧要看的结点。

⭐ **删除口径可切换**:有两个孩子的结点用中序后继还是中序前驱顶替,教材两种写法都能切。

⭐ **顺带算好**:树高、查找成功 / 失败 ASL(写成「层数 × 结点数」的算式)、中序 / 先序序列,以及 n 个结点的 AVL 最高几层、高 h 的 AVL 至少几个结点。

⭐ **准不准**:严蔚敏例题(13 24 37 90 53)与「依次插入 1 ~ 7 得满二叉树」等与教材一致;另用独立写法对 500 组随机插入删除逐步比过树形和每一次旋转。

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