二叉树(一)
- 1.树的概念
- 2.树的相关概念
- 3.树的表示
- 4.树在实际中的运用
- 5.二叉树概念及结构
- 6.特殊的二叉树
- 7.二叉树的性质
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📝📝本篇内容:树的概念;树的相关概念;树的表示;树在实际中的运用;二叉树概念及结构;特殊二叉树;二叉树的性质
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1.树的概念
树是一种非线性的数据结构,它是由n(n>=0)个有限结点组成的一个有层次关系的集合
有一个特殊的结点,称为根结点,根结点没有前驱结点
除根节点外,其余结点被分成M(M>0)个互不相交的集合,其中每一个集合又是一棵结构与树类似的子树。每棵子树的根节点有且只有一个前驱,可以有0个或者多个后继
任何一棵树,分解为根和N棵子树(N>=0)
因此树是递归定义的
注意:
①树形结构中,子树之间不能有交集,否则就不是树形结构
②子树是不相交的
③除了根结点外,每个结点有且只有一个父节点
④一棵N个结点的树有N-1条边
2.树的相关概念
结点的度:一个结点含有的子树个数称为该结点的度;如上图:A的为6
叶节点或终端结点:度为0的结点称为叶结点;如上图:B、C、H、I等结点为叶结点
非终端结点或分支结点:度不为0的结点;如上图:D、E、F、G等结点分支结点
双亲结点或父结点:若一个结点含有子节点,则这个结点称为其子结点的父结点;如上图:A是B的父结点
孩子结点或子结点:一个结点含有的子树的根节点称为该结点的子结点;如上图:B是A的子结点
兄弟结点:具有相同父结点的结点互称为兄弟结点;如上图:B、C是兄弟结点
树的度:一棵树中,最大的结点的度称为树的度;如上图:树的度为6
结点的层次:从根开始定义起,根为第一层,根的子结点为第二层,以此类推
树的高度或深度:树中结点的最大层次;如上图:树的高度为4
堂兄弟结点:双亲在同一层的结点互为堂兄弟;如上图:H、L互为堂兄弟结点
结点的祖先:从根到该结点所经分支上的所有结点;如上图:A是所有结点的祖先
子孙:以某结点为根的子树中任一结点都称为该结点的子孙。如上图:所有结点都是A的子孙
森林:由(m>0)棵互不相交的树的集合称为森林
3.树的表示
树结构相对线性表就比较复杂了,要存储表示起来就比较麻烦了,既然保存值域,也要保存结点和结点之间的关系,实际中树有很多种表示方式如:双亲表示法,孩子表示法、孩子双亲表示法以及孩子兄弟表示法等。我们这里就简单的了解其中最常用的孩子兄弟表示法。
typedef int DataType;
struct Node
{
struct Node* _firstChild1; // 第一个孩子结点
struct Node* _pNextBrother; // 指向其下一个兄弟结点
DataType _data; // 结点中的数据域
};
4.树在实际中的运用
Linux树状目录结构
我们的windows的文件系统是树林,它分为好几棵树,对应C盘D盘等
5.二叉树概念及结构
一棵二叉树是结点的一个有限集合,该集合:
①为空
②由一个根节点加上两棵别称左子树和右子树组成
①二叉树不存在度大于2的结点
②二叉树的子树有左右之分,次序不能颠倒,因此二叉树是有序树
③对于任何的二叉树都是由以下几种情况复合而成的:空树、只有根节点、只有左子树、只有右子树、左子树右子树均存在
6.特殊的二叉树
①满二叉树:一个二叉树,如果每一层的结点都达到最大值,则这个二叉树就是满二叉树。也就是说,如果一个二叉树的层数为k,且结点总数是2^k-1,则他就是满二叉树
上图可以清晰地看出,每一层的结点数是2^(层数-1)个
第h层满了,则k层有2^(h-1)个结点
现在我们就可以推出高度为k的满二叉树的总结点数为2^h-1
假设满二叉树有N个结点,高度为h=log(N+1)
②完全二叉树:前N-1层是满的,最后一层可以不满,但是必须从左往右是连续的。要注意的是满二叉树是一种特殊的完全二叉树
假设完全二叉树的高度为h
最多结点:也就是满二叉树2^h-1个结点
最少结点:相等于最后一层的结点数为1个,因此结果为2^(h-1)
7.二叉树的性质
①若规定根结点的层数为1,则一棵非空二叉树的第i层上最多有2^(i-1)个结点
②若规定根节点的层数为1,则深度为h的二叉树的最大结点数是2^h-1个
③对于任何一棵二叉树,如果度为0其叶结点个数为x,度为2的分支节点个数为y,则有y+1=x
④若规定根节点的层数为1,具有n个结点的满二叉树的深度为h=log(n+1)
⑤对于具有n个结点的完全二叉树,如果按照从上至下从左到右的数组顺序对所有结点从0开始编号,则对于序号为i的结点有以下的特点:
若i>0,i位置结点的双亲序号:(i-1)/2=parent;i=0,i为根节点编号,无双亲结点
设n为数组的大小,若2i+1<n,左孩子序号:2i+1=leftchild;2i+1>=n否则无左孩子
设n为数组的大小,若2i+2<n,右孩子序号:2i+2=rightchild;2i+2>=n否则无右孩子
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