C++ 分段错误——自平衡树插入

Posted 2023-02-22

【中文标题】C++ 分段错误——自平衡树插入

【英文标题】：C++ Segmentation fault -- Self-balancing Tree insertion

【发布时间】：2020-10-12 04:00:01

【问题描述】：

我正在尝试解决 Hackerrank (https://www.hackerrank.com/challenges/self-balancing-tree/problem) 上的自平衡树问题，并且在最后 3 个测试用例中不断遇到分段错误。我看到以前曾发布过同样的问题，并尝试将相同的方法（检查 nullptr）应用于我的案例，但到目前为止没有成功。以下代码是用 C++ 编写的，如果你们能帮助我，我将不胜感激。谢谢！

/* Node is defined as :
typedef struct node

    int val;
    struct node* left;
    struct node* right;
    int ht;
 node; */

node * newNode(int val)

    node * newNode = new node;
    
    newNode->val = val;
    newNode->left = nullptr;
    newNode->right = nullptr;
    newNode->ht = 0;
    
    return newNode;


int getHeight(node* root)

    if(root == nullptr) 
        return -1;
     else 
        return root->ht;
    


node* rightRotate(node* root)

    node* temp = root->left;
    root->left = temp->right;
    temp->right = root;

    root->ht = 1 + max(getHeight(root->left), getHeight(root->right));
    temp->ht = 1 + max(getHeight(temp->left), getHeight(temp->right));

    return temp;


node* leftRotate(node* root)

    node* temp = root->right;
    root->right = temp->left;
    temp->left = root;

    root->ht = 1 + max(getHeight(root->left), getHeight(root->right));
    temp->ht = 1 + max(getHeight(temp->left), getHeight(temp->right));

    return temp;


node * insert(node * root,int val)

    if(root == nullptr) 
        root = newNode(val); 
        return root;
    
    if(val > root->val) 
        root->right = insert(root->right, val);
    
    else if(val < root->val) 
        root->left = insert(root->left, val);
    
    else return 0; 
    
    root->ht = 1 + max(getHeight(root->left),getHeight(root->right));
  
    int balance = getHeight(root->left) - getHeight(root->right);
    
    if(root->left != nullptr && balance > 1) //Left subtree disbalanced
        if(val < root->left->val)  
            //Left-Left case: perform a right rotation on the disb. node
            return rightRotate(root);
        
        else 
            //Left-Right case: perfom a left rotation on the disb. node left subtree
            //and a right rotation on the disb. node
            root->left = leftRotate(root->left);
            return rightRotate(root);

        
    
    if(root->right != nullptr && balance < -1) //Right subtree disbalanced
        if(val > root->right->val)  
            //Right-Right case: perform a left rotation on the disb. node
            return leftRotate(root);
        
        else 
            //Right-Left case: perfom a right rotation on the disb. node right subtree
            //and a left rotation on the disb. node
            root->right = rightRotate(root->left);
            return leftRotate(root);
        
    
    return root;

编辑：

出于调试目的，我使用了一个在线 gdb，并在上面的代码中添加了以下遍历方法和 main 函数：

void inOrder(node* root) 
    if(root == NULL) 
        return;
     else 
        inOrder(root->left);
        cout << root->val << " ";
        inOrder(root->right);
    


int main()

    node* root=NULL;

    root=insert(root,2);
    root=insert(root,4);
    root=insert(root,3);
    
    inOrder(root);
    return 0;

尝试按此顺序插入值 2、4 和 3 后，我们将得到一棵不平衡树，因为右子树的高度为 1，而左子树的高度为 -1（叶节点为nullptr) 并且平衡因子将小于 -1。进一步分析表明，我们有一个 RIGHT-LEFT 情况，因为导致不平衡的节点是不平衡节点（根 2）的右孩子的左孩子。然后我们必须对不平衡节点右子节点执行右旋转，然后对不平衡节点本身进行左旋转，树最终应该如下所示：

   3
  / \
 2   4

【问题讨论】：

插入树中已经存在的值时的预期行为是什么？

您好@1201ProgramAlarm，感谢您的回复，回答您的评论，它不能有重复的值。

我认为他们问的原因是因为如果您尝试插入重复值，您的程序将破坏树的一部分并且还会泄漏内存。现在，这可能不是您的程序崩溃的全部原因，但这也不是一种理想的行为。换句话说，他们直接试图将您的注意力吸引到某个问题上。他们不是因为好奇才问的。

嗨@paddy，感谢您的解释和回复，我想我错过了重点。我删除了可能导致您提到的问题的else return 0; ，它没有解决分段错误，但我很高兴您指出了这一点，我完全错过了。

请提供minimal reproducible example，包括输入和预期输出。您是否尝试过使用调试器查看崩溃的位置？

【参考方案1】：

感谢所有试图帮助我解决这个问题的人，事实证明我的愚蠢程度是无限的。我相信我已经弄清楚我做错了什么。 这个问题的问题在于检查右子树是否不平衡的部分，如果是，则执行必要的旋转。在下面的代码中，应该是

root->right = rightRotate(root->right);

而不是

root->right = rightRotate(root->left);