树
1.1 特性
1.1.1 什么是树
树(Tree)是(n>=0)个节点的有限集合T,它满足两个条件:
(1) 有且仅有一个特定的称为根(Root)的节点。
- 其余的节点可以分为m(m≥0)个互不相交的有限集合T1、T2、……、Tm,其中每一个集合又是一棵树,并称为其根的子树(Subtree)。
树的特性:层次关系,一对多,每个节点最多有一个前驱,但是可以有多个后继(根节点无前驱,叶节点无后继)。
关于树的节点:和链表类似,树存储结构中也将存储的各个元素称为 "结点"。
1.1.2 关于树的一些术语
- 度数:一个节点的子树的个数 (一个节点有几个孩子为该节点度数)
- 树度数:树中节点的最大度数
- 叶节点或终端节点: 度数为零的节点
- 分支节点:度数不为零的节点 (A B C D E H)
- 内部节点:除根节点以外的分支节点 (去掉根和叶子)
- 节点层次: 根节点的层次为1,根节点子树的根为第2层,以此类推
- 树的深度或高度: 树中所有节点层次的最大值
1.2 二叉树
最多只有俩孩子的树,并且分为左孩子和右孩子。
1.2.1 什么是二叉树
二叉树(Binary Tree)是n(n≥0)个节点的有限集合,它或者是空集(n=0), 或者是由一个根节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。
二叉树与普通有序树不同,二叉树严格区分左孩子和右孩子,即使只有一个子节点也要区分左右。
1.2.2 二叉树性质(重点)
- 二叉树第k(k>=1)层上的节点最多为2的k-1次幂 // 2^(k-1)
- 深度为k(k>=1)的二叉树最多有2的k次幂-1个节点。//满二叉树的时候
做多的节点数 2^k-1
- 在任意一棵二叉树中,树叶的数目比度数为2的节点的数目多一。
设度数为0的节点数为n0,度数为1的节点数为n1以及度数为2的节点数为n2,则:
总节点数为各类节点之和: n = n0 + n1+ n2
总节点数为所有子节点数加一:n = n0*0 + n1*1 + n2*2 + 1
下面式子减上面式子得: 0 = -n0 + n2 +1 ==> n0 = n2 + 1
1.2.3 满二叉树和完全二叉树
满二叉树: 深度为k(k>=1)时节点数为2^k - 1(2的k次幂-1)
完全二叉树: 只有最下面两层有度数小于2的节点,且最下面一层的叶节点集中在最左边的若干位置上。(先挂树的左边向右, 从上向下挂)
1.2.4 二叉树的存储结构
- 二叉树的顺序存储结构
顺序存储结构 :完全二叉树节点的编号方法是从上到下,从左到右,根节点为1号节点。设完全二叉树的节点数为n,某节点编号为i:
- 当i>1(不是根节点)时,有父节点,其父节点编号为i/2;
- 当2*i<=n时,有左孩子,其编号为2*i ,否则没有左孩子,本身是叶节点;
- 当2*i+1<=n时,有右孩子,其编号为2*i+1 ,否则没有右孩子;
有n个节点的完全二叉树可以用有n+1 个元素的数组进行顺序存储,节点号和数组下标一一对应,下标为零的元素不用。
利用以上特性,可以从下标获得节点的逻辑关系。不完全二叉树通过添加虚节点构成完全二叉树,然后用数组存储,
- 二叉树的遍历(重点)
前序: 根 ----> 左 -----> 右
中序: 左 ----> 根 -----> 右
后序: 左 ----> 右 -----> 根
例如:
前序: A B C D E F G H K
中序:B D C A E H G K F
后序:D C B H K G F E A
练习:
已知遍历结果如下,试画出对应的二叉树。
前序: A B C E H F I J D G K
中序:A H E C I F J B D K G
提示:用前序确定根节点,然后用中序找到根节点然后再找左右子。
最后给大家几个练习,可以检验一下所学内容。
(1) 深度为8的二叉树,其最多有( 2^8-1 ) 个节点,第8层最多有( 2^7 )个节点
(2) 数据结构中,沿着某条路线,一次对树中每个节点做一次且仅做一次访问,对二叉树的节点从1开始进行连续编号,要求每个节点的编号大于其左、右孩子的编号,同一节点的左右孩子中,其左孩子的编号小于其右孩子的编号,可采用( )次序的遍历实现编号(网易)
A 先序 B 中序 C 后序 D 从根开始层次遍历
(3)一颗二叉树的 前序: A B D E C F, 中序:B D A E F C 问树的深度是 ( )
A 3 B 4 C 5 D 6