为啥基于 Java TreeMap 的红黑树实现？

Posted 2023-03-11

【中文标题】为啥基于 Java TreeMap 的红黑树实现？

【英文标题】：Why red-black tree based implementation for java TreeMap?为什么基于 Java TreeMap 的红黑树实现？

【发布时间】：2013-02-02 02:56:24

【问题描述】：

wikipedia's article on AVL trees 的第三段说：“因为 AVL 树更严格地平衡，所以对于查找密集型应用程序来说，它们比红黑树更快。”

那么，TreeMap 不应该使用 AVL 树而不是红黑树来实现（因为基于散列的数据结构会有更多的查找密集型应用程序）？

【问题讨论】：

AVL 树的旋转标准比红黑树更严格，因此插入和删除比红黑树慢。

【参考方案1】：

从历史上看，旋转次数被认为非常重要，因此选择了红黑树而不是 AVL，因为红黑树在随机插入时执行的旋转略少 - 每个插入的平均旋转 0.6 对 0.7。

事后看来，AVL 树可能是更好的选择。您可以在此处查看 Java 中 AVL 和红黑树的性能比较： https://refactoringlightly.wordpress.com/2017/10/29/performance-of-avl-red-black-trees-in-java/

随机插入的性能是相似的。使用顺序数据时，AVL 树的性能要好得多 - 30% 或更多。

【参考方案2】：

红黑树更通用。它们在添加、删除和查找方面做得相对较好，但 AVL 树的查找速度更快，但添加/删除速度较慢。 Java 的一般策略是提供最好的通用数据结构。这也是 Java 的默认 Array.sort(Object[] a) 实现是稳定的、自适应的、迭代合并排序而不是快速排序的原因。

【讨论】：

Java 对原始对象使用快速排序，因为在一般情况下它比合并排序更快。它使用归并排序对对象进行排序，因为归并排序是一种稳定的排序算法。见：***.com/questions/3707190/…

由于 Java 7 合并排序被 TimSort bugs.java.com/bugdatabase/view_bug.do?bug_id=6804124取代

【参考方案3】：

***的文章是错误的（或者至少，没有支持引用来支持该声明）。确实，AVL 树的最坏情况高度（1.44 lg n）优于红黑 BST 的最坏情况高度（2 lg n），但这是最坏情况，可能没什么可做的具有真实世界的性能。