二叉树(一)

news2024/12/24 21:08:31

先简单了解一下树的概念,从而进一步了解二叉树,最后进行代码测试。

树概念及结构(了解)

在认识而二叉树之前我们首先了解一下树的概念。

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。

我们与之前学过的 顺序表、单链表、双链表、栈和队列,都是线性结构,及必须访问了前一个或者后一个才能访问目标节点,而我们今天了解的数据结构(树)是非线性结构,可以跳过部分节点直接访问目标节点。

树:顾名思义长得像现实生活的树(倒着的)。

数据结构(树)

节点的度:一个节点含有的子树的个数称为该节点的度; 如上图:A的为6

叶节点或终端节点:度为0的节点称为叶节点; 如上图:B、C、H、I...等节点为叶节点

非终端节点或分支节点:度不为0的节点; 如上图:D、E、F、G...等节点为分支节点

注意:我们如果把A看成’1‘层的话,那么‘ 0 ’层表示没有树;如果把A用数组的下标表示的化就是’0‘,哪儿买没有树就是’-1‘(这个表达有点怪)。

双亲节点或父节点:若一个节点含有子节点,则这个节点称为其子节点的父节点; 如上图:A是B

的父节点

孩子节点或子节点:一个节点含有的子树的根节点称为该节点的子节点; 如上图:B是A的孩子节

兄弟节点:具有相同父节点的节点互称为兄弟节点; 如上图:B、C是兄弟节点

这里其实我们可以用我们现实生活中的复杂的亲戚关系作类比。

树的度:一棵树中,最大的节点的度称为树的度; 如上图:树的度为6

节点的层次:从根开始定义起,根为第1层,根的子节点为第2层,以此类推;

树的高度或深度:树中节点的最大层次; 如上图:树的高度为4

节点的祖先:从根到该节点所经分支上的所有节点;如上图:A是所有节点的祖先

子孙:以某节点为根的子树中任一节点都称为该节点的子孙。如上图:所有节点都是A的子孙

森林:由m(m>0)棵互不相交的多颗树的集合称为森林;(数据结构中的学习并查集本质就是

一个森林)

树的表示

我们发现如果我们把它设置成一个静态的,就不能够实现。

我们假设树有许多孩子。那么我们可以尝试把代码写成这样:

typedef int DataType;
struct Node
{
    struct Node* _firstChild1; // 第一个孩子结点
    struct Node* _firstChild2; // 第二个孩子结点
    struct Node* _firstChild3; // 第三个孩子结点

    //...

    DataType _data;
};

我们发现这样是不行的。这里其实我们如过运用c++里的知识,可以想象一下,我们如果可以自由的开辟空间,那么有再多的‘孩子’其实也无所谓。

struct TreeNode
{
    int data;
    vector<struct TreeNode*> childs;
};

但是我们的目的是打算用C语言实现,我们能不能用“左孩子右兄弟”的方式来解决呢?

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
};

“左孩子右兄弟”的实现原理

其实通过存“父亲的下标”也能够实现。(其实并查集就是用的方法,一般树不用该方法)

树的应用

我们常用的文件夹结构就是这样:

文件夹(Linux)

二叉树的组成部分

  1. 根节点

  1. 左子树

  1. 右子树

分 治 算 法 : 分 而 治 之 , 大 问 题 分 成 类 似 子 问 题 , 子 问 题 再 分 成 子 问 题 .

直 到 子 问 题 不 可 再 分 割

我们对数的概念有所了解以后再来了解二叉树。

二叉树

前序顺序

原理:根节点,左子树和右子树。

顺序:A B D NULL NULL NULL C E NULL NULL F NULL NULL

这里有个窍门,就是把一侧全部数完,再来数另一侧的,跟递归一样。

中序顺序

原理:左子树,根节点和右子树。

一样的图。依照我们之前学的套路。

顺序就是:NULL D NULL B NULL A NULL E NULL C NULL F NULL

那么知道后序顺序的原理——左子树,右子树和根节点。我们写出后序顺序应该不难,大家可以自己尝试一下,有问题欢迎大家评论区讨论。

测试

我们讲了这么多。我们用代码简单实现一下前序顺序。

按照我们之前讲的套路,初始化就是这样。

typedef char BTDateType;

typedef struct BinaryTree
{
    struct BinaryTree* left;
    struct BinaryTree* right;
    BTDateType data;
}BTDnode;

那么访问就是这样实现。

//访问
void PreOrder(BTDnode* root)
{
    if (root == NULL)
    {
        printf("NULL ");
        return;
    }
    printf("%c ", root->data);
    PreOrder(root->left);
    PreOrder(root->right);
}

当然如果大家想实现中序的话就是这样的。

//访问
void PreOrder(BTDnode* root)
{
    if (root == NULL)
    {
        printf("NULL ");
        return;
    }
    PreOrder(root->right);
    //中序就是先走左边
    printf("%c ", root->data);
    PreOrder(root->left);
}

这里其实我们可以用我们之前学的单链表直接调用,但是这样有点繁琐,我们完全可以自己做一个静态简易版链表。

int main()
{
    //链表

    BTDnode* A = (BTDnode*)malloc(sizeof(BTDnode));
    A->data = 'A';
    A->left = NULL;
    A->right= NULL;

    BTDnode* B = (BTDnode*)malloc(sizeof(BTDnode));
    B->data = 'B';
    B->left = NULL;
    B->right = NULL;

    BTDnode* C = (BTDnode*)malloc(sizeof(BTDnode));
    C->data = 'C';
    C->left = NULL;
    C->right = NULL;

    BTDnode* D = (BTDnode*)malloc(sizeof(BTDnode));
    D->data = 'D';
    D->left = NULL;
    D->right = NULL;

    BTDnode* E= (BTDnode*)malloc(sizeof(BTDnode));
    E->data = 'E';
    E->left = NULL;
    E->right = NULL;

    return 0;
}

然后我们再来链接在一块就是了。

int main()
{
    BTDnode* A = (BTDnode*)malloc(sizeof(BTDnode));
    A->data = 'A';
    A->left = NULL;
    A->right= NULL;

    BTDnode* B = (BTDnode*)malloc(sizeof(BTDnode));
    B->data = 'B';
    B->left = NULL;
    B->right = NULL;

    BTDnode* C = (BTDnode*)malloc(sizeof(BTDnode));
    C->data = 'C';
    C->left = NULL;
    C->right = NULL;

    BTDnode* D = (BTDnode*)malloc(sizeof(BTDnode));
    D->data = 'D';
    D->left = NULL;
    D->right = NULL;

    BTDnode* E= (BTDnode*)malloc(sizeof(BTDnode));
    E->data = 'E';
    E->left = NULL;
    E->right = NULL;

    A->left = B;
    A->right = C;

    B->left = D;
    B->right = E;

    PreOrder(A);
    printf("\n");

    return 0;
}

但是有些同学递归学的有点迷糊,就难以理解是如何实现的。这里我再来画一幅图。

我们接下来再来画一下递归图。

递归原理(左图)

其实画完比较复杂的左图,相对简单的右图完全可以想象出来,各位小伙伴可以自己动手试一下。

总结

我们一起探讨了,数的结构和概念,从而引出本节重点——二叉树,简单了解完其概念和原理以后,我们就对其做了测试,为了进一步理解二叉树的原理,我再用递归的方式对二叉树做了原理图,我们发现递归的原理图和二叉树长得很像。

下一节我们将进一步学习二叉树的原理。

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