【数据结构】树以及二叉树的概念

news/2025/1/22 23:00:33/

作者:一个喜欢猫咪的的程序员 

专栏:《数据结构》

喜欢的话:世间因为少年的挺身而出,而更加瑰丽。                                  ——《人民日报》


目录

树的概念:

树的相关概念:

树如何表示:

兄弟孩子表示法:

二叉树的概念及结构:

二叉树的概念:

现实中的二叉树:

 特殊的二叉树:

二叉树的性质 :


树的概念:

树是一种非线性的数据结构,它是由n(n>=0)个有限结点组成一个具有层次关系的集合。把它叫做树是因为它看起来像一棵倒挂的树,也就是说它是根朝上,而叶朝下的。

  • 有一个特殊的结点,称为根结点,根节点没有前驱结点,如上图的A
  • 除根节点外,其余结点被分成M(M>0)个互不相交的集合T1、T2、……、Tm,其中每一个集合Ti(1<= i<= m)又是一棵结构与树类似的子树。每棵子树的根结点有且只有一个前驱,可以有0个或多个后继

  • 因此,树是递归定义的。

 注意:树形结构中,子树之间不能有交集,否则就不是树形结构

都不是树。第一个图是因为子树不能有交集。第二个和第三个图是除了根节点以外都只能有一个父节点。


树的相关概念:

打√的较为重要。 

  •  度就是该节点含有的子树个数,比如A的子树有6个,F的子树有3个。
  • 叶节点就是就是没有子树的节点,如下图

  •  终端节点(分支节点):有子树的节点。如下图

 那根节点一定是分支节点吗?

那要看根结点的度是不是0,不是零那就它就是分支结点,否则就不是。

  • 父节点就是,节点的上一个节点,比如E就是J的父节点。
  • 字节就是节点的下一个节点,比如J就是E的子节点。
  • 兄弟节点就是有相同父节点的两个节点,比如P和Q的父节点都是J,因此P和Q是兄弟节点。
  • 树的度是整个数中所有节点中,最大度的节点的度数,比如上图这颗数的树的节点是6。
  • 节点的层次是这样的,根节点的那一层为1,下一层为2,以此类推。

  • 树的高度:为节点的层数的最大值。 
  • 堂兄弟节点:就是当他们的父节点在同一层的两个节点叫做堂兄弟节点。

  •  祖先:就是一个节点从他自身一直向上直到根节点,一路上经过的节点都叫祖先。以Q节点为例
  •  子孙:以某一个节点向下走所有的节点都叫子孙,以E为例

  •  森林:互不相交的节点的集合

树如何表示:

兄弟孩子表示法:

我们用一个指针child指向孩子,来找到下一级,用一个指针brother指向兄弟节点来找到同层的节点。


二叉树的概念及结构:

二叉树的概念:

一棵二叉树是结点的一个有限集合,该集合:

  • 或者为空
  • 由一个根节点加上两棵别称为左子树和右子树的二叉树组成

 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


现实中的二叉树:


 特殊的二叉树:

  • 满二叉树:一个二叉树,如果每一个层的结点数都达到最大值,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,则它就是满二叉树。
  • 完全二叉树:完全二叉树是效率很高的数据结构,完全二叉树是由满二叉树而引出来的。对于深度为K的,有n个结点的二叉树,当且仅当其每一个结点都与深度为K的满二叉树中编号从1至n的结点一一对应时称之为完全二叉树。 要注意的是满二叉树是一种特殊的完全二叉树。


二叉树的性质 :

  • 1. 若规定根节点的层数为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 .
  • 3. 对任何一棵二叉树, 如果度为0其叶结点个数为n0 , 度为2的分支结点个数为n2 ,则有 n0=n2 +1
  • 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,h=log2(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至右的数组顺序对所有节点从0开始编号,则对于序号为i的结点有:

1. 若i>0,i位置节点的双亲序号:(i-1)/2;i=0,i为根节点编号,无双亲节点

2. 若2i+1<n,左孩子序号:2i+1,2i+1>=n否则无左孩子

3. 若2i+2<n,右孩子序号:2i+2,2i+2>=n否则无右孩子

性质1: 若规定根节点的层数为1,则一棵非空二叉树的第i层上最多有2^(i-1) 个结点.

 性质二:利用等比数列求和就好了。

 性质五可以用性质三进行推导。



http://www.ppmy.cn/news/3942.html

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