Какие виды деревьев как структур данных вы знаете и где они применяются?

Деревья — это иерархические нелинейные структуры данных, состоящие из узлов. Понимание их работы критически важно для оптимизации производительности в базах данных, алгоритмах поиска и многих других бэкенд-задачах.

Основные виды:

• Бинарное дерево (Binary Tree): У каждого узла не более двух потомков (левый и правый). Это базовая структура для более сложных деревьев.
• Двоичное дерево поиска (Binary Search Tree, BST): Упорядоченное бинарное дерево, где для любого узла все значения в левом поддереве меньше, а в правом — больше. Обеспечивает быстрый поиск, вставку и удаление (в среднем O(log n)).
• АВЛ-дерево (AVL Tree): Сбалансированное BST. У любого узла высота левого и правого поддеревьев отличается не более чем на 1. Это достигается за счет операций "поворота" при вставке/удалении, что гарантирует производительность O(log n) даже в худшем случае.
• Красно-черное дерево (Red-Black Tree): Другой вид самобалансирующегося BST. Балансировка достигается за счет "цвета" узлов (красный или черный). Обеспечивает O(log n) для основных операций. Ранее использовалось для реализации map в Go.
• B-дерево (B-Tree): Обобщение BST, где узел может иметь много ключей и потомков. Оптимизировано для систем, которые читают и пишут большие блоки данных, поэтому это основной тип индекса в большинстве реляционных баз данных (например, PostgreSQL, MySQL).
• Префиксное дерево (Trie / Prefix Tree): Эффективно для хранения и поиска строк. Каждый узел представляет один символ. Идеально подходит для задач автодополнения (autocomplete) и проверки орфографии.

Хотя в Go мы редко реализуем эти структуры с нуля, понимание их принципов помогает выбирать правильные инструменты. Например, знание B-деревьев объясняет, почему индексы в БД так эффективны.

Пример простого BST на Go:

// Node представляет узел в двоичном дереве поиска
type Node struct {
    Value int
    Left  *Node
    Right *Node
}

// Insert вставляет новое значение, сохраняя свойства BST
func insert(root *Node, value int) *Node {
    if root == nil {
        return &Node{Value: value}
    }
    if value < root.Value {
        root.Left = insert(root.Left, value)
    } else {
        root.Right = insert(root.Right, value)
    }
    return root
}