C++数据结构X篇_13_二叉树基本概念、性质及表示法

news2024/9/22 9:50:11

文章目录

  • 1. 二叉树基本概念
    • 1.1 定义
    • 1.2 逻辑结构:
    • 1.3 基本特征
    • 1.4 基本形态:
    • 1.5 问题 :(仅做了解)
  • 2. 二叉树性质
    • 2.1 性质1:在二叉树第i层上至多有2的(i-1)次方个节点(i>0)
    • 2.2 性质2:深度为k的二叉树至多有 2的k次方-1个结点(k>0)
    • 2.3 概念解释:
      • 2.3.1 满二叉树
      • 2.3.2 `完全二叉树`(重点)
    • 2.4 性质4:具有 n 个结点的完全二叉树的深度必为 log2n+1
    • 2.5 性质5:对完全二叉树,若从上至下、从左至右编号,则编号为 i 的结点,其左孩子编号必为2i,其右孩子编号必为 2i + 1;其双亲的编号必为i/2(i=1 时为根,除外)
    • 2.6 如果不是完全二叉树咋整???
  • 3. 二叉树的表示
    • 3.1 二叉链表示法
      • 3.1.1 存储结构
      • 3.1.2 节点数据类型定义
    • 3.2 三叉链表示法
      • 3.2.1 存储结构
      • 3.2.3 节点数据类型定义

1. 二叉树基本概念

1.1 定义

n(n≥0)个结点的有限集合,由一个根结点以及两棵互不相交的、分别称为左子树和右子树的二叉树组成。

1.2 逻辑结构:

一对二(1:2)

1.3 基本特征

每个结点最多只有两棵子树( 不存在度大于 2 的结点);
左子树和右子树次序不能颇倒( 有序树)

1.4 基本形态:

在这里插入图片描述
两个节点左子树右子树一个节点 没有节点,空树

1.5 问题 :(仅做了解)

具有3个节点的二叉树可能有几种不同形态?普通树呢?

二叉树可以画出五种形态,但是普通的树只能有两种形态。

2. 二叉树性质

2.1 性质1:在二叉树第i层上至多有2的(i-1)次方个节点(i>0)

在这里插入图片描述
第三层对应最多有2的3-1个节点,也就是4个节点

2.2 性质2:深度为k的二叉树至多有 2的k次方-1个结点(k>0)

性质1案例中,最多的是有2的4次方-1个节点,即15

2.3 概念解释:

2.3.1 满二叉树

一棵深度为k 且有2的k次方-1个结点的二叉树。
特点:每层都“充满”了结点
在这里插入图片描述

2.3.2 完全二叉树(重点)

除最后一层外,每一层上的节点数均达到最大值;在最后一层上只缺少右边的若干节点。
在这里插入图片描述
如上图中J是变为右子树的,就不是完全二叉树(因为最后一层差的是左子树),这样就可以保证将一个数组放到一个完全二叉树是没有问题的。
理解 : k-1 层与满二叉树完全相同,第 k 层结点尽力靠左

2.4 性质4:具有 n 个结点的完全二叉树的深度必为 log2n+1

2.5 性质5:对完全二叉树,若从上至下、从左至右编号,则编号为 i 的结点,其左孩子编号必为2i,其右孩子编号必为 2i + 1;其双亲的编号必为i/2(i=1 时为根,除外)

在这里插入图片描述
使用此性质可以使用完全二叉树实现树的顺序存储。

2.6 如果不是完全二叉树咋整???

将其转换成完全二叉树即可
在这里插入图片描述

3. 二叉树的表示

3.1 二叉链表示法

一般从根结点开始存储。相应地,访问树中结点时也只能从根开始。
增加2个指针域,一个左指针指向左孩子,一个右指针指向右孩子

3.1.1 存储结构

在这里插入图片描述

3.1.2 节点数据类型定义

typedef struct BiTNode
{
  int data;
  struct BiTNode *lchild,*rchild;
} BiTNode, *BiTree;

3.2 三叉链表示法

3.2.1 存储结构

在这里插入图片描述
每个节点有三个指针域,其中两个分别指向子节点(左孩子,右孩子),还有一个指针指向该节点的父节点。

3.2.3 节点数据类型定义

typedef struct TriTNode
{
  int data;
  //左右孩子指针
  struct TriTNode *lchild,*rchild;
  struct TriTNode *parent;
} TriTNode, *TriTree;

二叉树与三叉树对比: 三叉链表示法相对于二叉链表示法,多了一个结构体指针,指向爹

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