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news2024/9/29 6:02:56

二叉树 — 理论基础

种类:

  • 满二叉树(所有层的节点都是满的,k:深度 节点数量:2^k - 1)
  • 完全二叉树(除了最后一层,其余层全满,并且最后一层从左到右连续)
  • 二叉搜索树(对于每一个父节点来说,左子树的所有节点都小于父节点,右子树的所有节点都大于父节点 时间复杂度 : log(n) )
  • 平衡二叉搜索树(左子树和右子树的高度差不能大于1 时间复杂度:log(n)

存储方式:

  • 链式存储(左指针、右指针)
  • 线式存储(数组 父节点 i,左子节点 2i + 1,右子节点 2i + 2)

遍历方式:

  • 深度优先搜索:递归方式实现(前序、中序、后序)、迭代法(使用栈)
  • 广度优先搜索:一层一层的去遍历(迭代法,使用队列)(层序遍历)

前序:中左右 中序:左中右 后序:左右中

定义方法:

struct TreeNode{
	int value;
	TreeNode* left;
	TreeNode* right;
	TreeNode(int val) : value(val) left(NULL) right(NULL) {}
}

**二叉树节点的深度:**从根节点到该节点的最长简单路径边的条数(前序递归求深度)

**二叉树节点的高度:**从该节点到叶子节点(左右子节点都为空)的最长简单路径边的条数(后序递归求高度)

前序遍历求深度,后序遍历求高度

二叉树 — 递归遍历

递归遍历的三步骤:

  1. 确定递归函数的参数和返回值
  2. 确定终止条件
  3. 确定单层递归的逻辑

前序遍历

题目链接:144. 二叉树的前序遍历 - 力扣(LeetCode)

**题目要求:**给你二叉树的根节点 root ,返回它节点值的 前序 遍历。

示例 :

**输入:**root = [1,2,3,4,5,null,8,null,null,6,7,9]

输出:[1,2,4,5,6,7,3,8,9]

解释:

img

思路:

  1. 确定参数(根节点、vec数组)和返回值(void)

    void traversal(TreeNode* cur, vector<int>& vec)
    
  2. 确定终止条件(深度优先搜索,cur == NULL return)

    if (cur == NULL) return;
    
  3. 确定单层递归的逻辑

    vec.push_back(cur->val);    // 中
    traversal(cur->left, vec);  // 左
    traversal(cur->right, vec); // 右
    

解法:

  • C++
class Solution {
public:
    void traversal(TreeNode* cur, vector<int>& vec){
        if(cur == NULL) return;
        vec.push_back(cur->val);      // 中
        traversal(cur->left, vec);    // 左
        traversal(cur->right, vec);   // 右
    }

    vector<int> preorderTraversal(TreeNode* root) {
        vector<int> result;
        traversal(root, result);   // 传入根节点和存放结果的数组
        return result;
    }
};

中序遍历

题目链接:94. 二叉树的中序遍历 - 力扣(LeetCode)

  • C++
class Solution {
public:
    void traversal(TreeNode* cur, vector<int>& vec){
        if(cur == NULL) return;
        traversal(cur->left, vec);    // 左
        vec.push_back(cur->val);      // 中
        traversal(cur->right, vec);   // 右
    }


    vector<int> inorderTraversal(TreeNode* root) {
        vector<int> result;
        traversal(root, result);   // 传入根节点和存放结果的数组
        return result;
    }
};

后序遍历

题目链接:145. 二叉树的后序遍历 - 力扣(LeetCode)

  • C++
class Solution {
public:
    void traversal(TreeNode* cur, vector<int>& vec){
        if(cur == NULL) return;
        traversal(cur->left, vec);    // 左
        traversal(cur->right, vec);   // 右
        vec.push_back(cur->val);      // 中
    }

    vector<int> postorderTraversal(TreeNode* root) {
        vector<int> result;
        traversal(root, result);   // 传入根节点和存放结果的数组
        return result;
    }
};

二叉树 — 迭代遍历

**递归的实现:**每一次递归调用都会把函数的局部变量、参数值和返回地址等压入调用栈中,然后递归返回的时候,从栈顶弹出上一次递归的各项参数,所以这就是递归为什么可以返回上一层位置的原因

所以,我们使用栈也可以实现二叉树的前中后序遍历

前序遍历

**思路:**用栈存放节点,用数组存放结果

先将根节点放入栈中,进入循环直到栈为空,取出栈顶结点作为中间节点(中左右),放入这个节点的右子节点,再放入这个节点的左子节点(取出时是先取左子节点)(如果为空则不放入)

解法:

  • C++
class Solution {
public:
    vector<int> preorderTraversal(TreeNode* root) {
    	vector<int> result;
        stack<TreeNode*> st;
        if(root == NULL) return result;
        st.push(root);   // 先将根节点放入栈中
        while(!st.empty()){
            TreeNode* cur = st.top();   // 取出栈顶结点作为这次的中间节点
            st.pop();           
            result.push_back(cur->val);
            if(cur->right) st.push(cur->right);   // 向栈中放入右子节点,如果为空则不放入
            if(cur->left)  st.push(cur->left);    // 向栈中放入左子节点
        } 
        return result;
    }
};

后序遍历

**思路:**跟前序遍历相同,只不过调转了左右子节点入栈的顺序,此时输出的结果为 中右左,所以需要调换顺序输出 左右中

解法:

  • C++
class Solution {
public:
    vector<int> postorderTraversal(TreeNode* root) {
    	vector<int> result;
        stack<TreeNode*> st;
        if(root == NULL) return result;
        st.push(root);   // 先将根节点放入栈中
        while(!st.empty()){
            TreeNode* cur = st.top();   // 取出栈顶结点作为这次的中间节点
            st.pop();
            result.push_back(cur->val);
            if(cur->left)  st.push(cur->left);    // 向栈中放入左子节点
            if(cur->right) st.push(cur->right);   // 向栈中放入右子节点,如果为空则不放入
        }   
        reverse(result.begin(), result.end());    // 中右左 -> 左右中
        return result;
    }
};

中序遍历

思路:

写法与前序遍历、后序遍历不同,因为前序遍历和后序遍历的顺序是中左右、中右左(最后反转),要访问的元素和要处理的元素顺序是一致的,但是中序遍历 左中右 处理顺序和访问顺序是不一致的

所以,在使用迭代法写中序遍历的时候,就需要借用指针的遍历来帮助访问节点,栈则用来处理节点上的元素

解法:

  • C++
class Solution {
public:
    vector<int> inorderTraversal(TreeNode* root) {
        vector<int> result;
        stack<TreeNode*> st;
        TreeNode* cur = root;
        while(cur || !st.empty()){
            if(cur){   // 向该子节点的左子节点一直遍历,直到为空
                st.push(cur);   // 将所有节点放入栈中
                cur = cur->left;
            }else{   // 若已经遍历到底
                cur = st.top();   // 取出栈顶元素(最左子节点)
                st.pop();
                result.push_back(cur->val);   // 放入左子节点
                cur = cur->right;   // 取出右子节点重复操作
            }
        }
        return result;
    }
};

二叉树 — 层序遍历

层序遍历 I

题目链接:102. 二叉树的层序遍历 - 力扣(LeetCode)

**题目要求:**给你二叉树的根节点 root ,返回其节点值的 层序遍历 。 (即逐层地,从左到右访问所有节点)。

示例1:

image-20240924171110192

输入:root = [3,9,20,null,null,15,7]
输出:[[3],[9,20],[15,7]]

示例 2:

输入:root = [1]
输出:[[1]]

示例 3:

输入:root = []
输出:[]

**思路:**借助队列保存每一层中遍历的元素

解法:

  • C++
class Solution {
public:
    vector<vector<int>> levelOrder(TreeNode* root) {
        queue<TreeNode*> que;
        vector<vector<int>> result;
        if(root == NULL) return result;
        que.push(root);
        while(!que.empty()){
            vector<int> vec;   // 保存每一层的节点数据
            int size = que.size();   // 记录每一层节点的数量
            for(int i = 0; i < size; i++){
                TreeNode* cur = que.front();   // 访问队列的头部元素
                que.pop();
                vec.push_back(cur->val);
                if(cur->left)  que.push(cur->left);
                if(cur->right) que.push(cur->right);
            }
            result.push_back(vec);
        }
        return result;
    }
};

二叉树的最大深度

题目链接:104. 二叉树的最大深度 - 力扣(LeetCode)

题目要求:

给定一个二叉树 root ,返回其最大深度。

二叉树的 最大深度 是指从根节点到最远叶子节点的最长路径上的节点数。

**思路:**仍然是使用队列保存每一层的数据,不过在进行层切换时要计数

解法:

  • C++
class Solution {
public:
    int maxDepth(TreeNode* root) {
        queue<TreeNode*> que;
        int result = 0;
        if(!root) return result;
        que.push(root);
        while(!que.empty()){
            result++;
            int size = que.size();
            while(size--){
                TreeNode* cur = que.front();
                que.pop();
                if(cur->left)  que.push(cur->left);
                if(cur->right) que.push(cur->right);
            }
        }
        return result;
    }
};

二叉树的最小深度

题目链接:111. 二叉树的最小深度 - 力扣(LeetCode)

题目要求:

给定一个二叉树,找出其最小深度。

最小深度是从根节点到最近叶子节点(左右子节点都为 NULL 的节点)的最短路径上的节点数量。

**说明:**叶子节点是指没有子节点的节点。

示例 1:

输入:root = [3,9,20,null,null,15,7]
输出:2

示例 2:

输入:root = [2,null,3,null,4,null,5,null,6]
输出:5

解法:

  • C++
class Solution {
public:
    int minDepth(TreeNode* root) {
        queue<TreeNode*> que;
        int result = 0;
        if(!root) return result;
        que.push(root);
        while(!que.empty()){
            result++;
            int size = que.size();
            while(size--){
                TreeNode* cur = que.front();
                que.pop();
                if(cur->left)  que.push(cur->left);
                if(cur->right) que.push(cur->right);
                if(!cur->left && !cur->right) // 当左子节点与右子节点都为空时就代表最小深度
                    return result;
            }
        }
        return result;
    }
};

二叉树 — 翻转二叉树

题目链接:226. 翻转二叉树 - 力扣(LeetCode)

**题目要求:**给你一棵二叉树的根节点 root ,翻转这棵二叉树,并返回其根节点。

示例 1:

img

输入:root = [4,2,7,1,3,6,9]
输出:[4,7,2,9,6,3,1]

示例 2:

img

输入:root = [2,1,3]
输出:[2,3,1]

示例 3:

输入:root = []
输出:[]

思路:

只要将每一个节点的左右子节点翻转一下,就可以达到整体翻转的效果

使用 前序/后续 对二叉树进行递归遍历,中序(会将某些节点的左右子节点翻转两次)

1、递归函数的参数(TreeNode *),返回值(TreeNode *)

TreeNode* invertTree(TreeNode* cur)

2、终止条件(root == NULL)

if (root == NULL) return NULL;

3、单层递归逻辑(交换传入节点的左右子节点)

swap(root->left, root->right);   // 交换两个变量的值
invertTree(root->left);
invertTree(root->right);

解法:

  • C++(前序遍历 递归)
class Solution {
public:
    TreeNode* invertTree(TreeNode* root) {
        if(!root) return NULL;
        swap(root->left,root->right); // 中
        invertTree(root->left);       // 左
        invertTree(root->right);      // 右
        return root;
    }
};
  • C++(后序遍历 递归)
class Solution {
public:
    TreeNode* invertTree(TreeNode* root) {
        if(!root) return NULL;
        invertTree(root->left);       // 左
        invertTree(root->right);      // 右
        swap(root->left,root->right); // 中
        return root;
    }
};

二叉树 — 对称二叉树

题目链接:101. 对称二叉树 - 力扣(LeetCode)

**题目要求:**给你一个二叉树的根节点 root , 检查它是否轴对称。

示例 1:

img

输入:root = [1,2,2,3,4,4,3]
输出:true

示例 2:

img

输入:root = [1,2,2,null,3,null,3]
输出:false

思路:

判断是否为对称二叉树,其实就是判断左子树和右子树是否可以相互翻转,真正要比较的是两个树(根节点的左右子树)(比较两个子树的里侧和外侧元素是否相等),所以在递归遍历的过程中,也是要同时遍历两棵树

只能使用后续遍历(左右中)

正因为要遍历两棵树而且要比较内测和外侧节点,所以准确来说是一个树的遍历顺序是左右中,一个树的遍历顺序是右左中

1、递归函数的参数(TreeNode* left TreeNode* right),返回值(bool)

bool compare(TreeNode* left, TreeNode* right)

2、确定终止条件

if (left == NULL && right != NULL) return false;
else if (left != NULL && right == NULL) return false;
else if (left == NULL && right == NULL) return true;
else if (left->val != right->val) return false; 

3、确定单层递归的逻辑

bool outside = compare(left->left, right->right);   // 左子树:左、 右子树:右
bool inside = compare(left->right, right->left);    // 左子树:右、 右子树:左
bool isSame = outside && inside;                    // 左子树:中、 右子树:中(逻辑处理)
return isSame;

解法:

  • C++
class Solution {
public:
    bool compare(TreeNode* left, TreeNode* right){
        if(left == NULL && right == NULL) return true;
        else if(left != NULL && right == NULL) return false;
        else if(left == NULL && right != NULL) return false;
        else if(left->val != right->val) return false; // 这个条件已经比较了每一个节点的值

        bool cmp_left  = compare(left->left, right->right);
        bool cmp_right = compare(left->right, right->left);
        return cmp_left && cmp_right;
    }

    bool isSymmetric(TreeNode* root) {
        if(root == NULL) return true;
        return compare(root->left, root->right);
    }
};

二叉树 — 二叉树的最大深度

题目链接:104. 二叉树的最大深度 - 力扣(LeetCode)

**思路:**这里使用递归法,也可以使用层序遍历

使用前序递归求深度,使用后序递归求高度,而根节点的高度就是整个二叉树的深度,所以这道题实际上是使用后续递归求根节点的高度

1、确定递归的参数和返回值

int maxDepth(TreeNode* node)

2、确定终止条件(如果为空节点,就返回0,表示高度为0)

if (node == NULL) return 0;

3、单层递归的逻辑:先求它的左子树的深度,再求右子树的深度,最后取左右深度最大的数值 再+1 (加1是因为算上当前中间节点)就是目前节点为根节点的树的深度

int leftdepth = getdepth(node->left);       // 左
int rightdepth = getdepth(node->right);     // 右
int depth = 1 + max(leftdepth, rightdepth); // 中
return depth;

解法:

  • C++
class Solution {
public:
    int maxDepth(TreeNode* root) {
        if (root == NULL) return 0;
        int leftdepth  = maxDepth(root->left);       // 左
        int rightdepth = maxDepth(root->right);      // 右
        int depth = 1 + max(leftdepth, rightdepth);  // 中
        return depth;
    }
};

二叉树 — 二叉树的最小深度

题目链接:111. 二叉树的最小深度 - 力扣(LeetCode)

**思路:**依旧是前序递归遍历求深度,后序递归遍历求高度

这里使用后序遍历求最小深度

最小深度是从根节点到最近叶子节点(左右子节点都为空)的最短路径上的节点数量。

1、确定递归函数的参数和返回值

int minDepth(TreeNode* node)

2、确定终止条件(遇到空节点,返回 0)

if(node == NULL) return 0;

3、确定单层递归的逻辑

int leftDepth = getDepth(node->left);
int rightDepth = getDepth(node->right);
// 当只有一个子节点时,就顺着这个子节点继续往下查
if(node->left == NULL && node->right != NULL){
	return 1 + rightDepth;
}
if(node->left != NULL && node->right == NULL){
	return 1 + leftDepth;
}
int result = 1 + min(leftDepth, rightDepth);
return result;

解法:

  • C++
class Solution {
public:
    int minDepth(TreeNode* root) {
        int result = 0;
        if(root == NULL) return 0;
        int leftDepth  = minDepth(root->left);   // 左
        int rightDepth = minDepth(root->right);  // 右
        if(root->left == NULL && root->right != NULL){
            return rightDepth + 1;
        }
        if(root->left != NULL && root->right == NULL){
            return leftDepth + 1;
        }
        result = 1 + min(leftDepth, rightDepth);
        return result;
    }
};

二叉树 — 完全二叉树的节点数量

题目链接:222. 完全二叉树的节点个数 - 力扣(LeetCode)

题目要求:

给你一棵 完全二叉树 的根节点 root ,求出该树的节点个数。

完全二叉树 的定义如下:在完全二叉树中,除了最底层节点可能没填满外,其余每层节点数都达到最大值,并且最下面一层的节点都集中在该层最左边的若干位置。若最底层为第 h 层,则该层包含 1~ 2h 个节点。

示例 1:

img

输入:root = [1,2,3,4,5,6]
输出:6

示例 2:

输入:root = []
输出:0

示例 3:

输入:root = [1]
输出:1

**思路:**可以使用层序遍历(只需要在遍历每一层时,记录节点的个数就可以),

使用递归的写法和求二叉树的深度写法类似,顺序依旧是后序(左右中)

1、确定递归的参数和返回值

int getNodesNum(TreeNode* cur)

2、确定终止条件(如果为空姐点的话,就返回 0,表示节点数量为 0)

if(cur == NULL) return 0;

3、确定单层递归的逻辑

int leftNum  = getNodesNum(cur->left);  // 左
int rightNum = getNodesNum(cur->right); // 右
int treeNum  = leftNum + rightNum + 1;  // 中
return treeNum;

解法:

  • C++
class Solution {
public:
    int countNodes(TreeNode* root) {
        if(root == NULL) return 0;
        int leftNum  = countNodes(root->left);
        int rightNum = countNodes(root->right);
        int result = leftNum + rightNum + 1;
        return result;
    }
};

示例 3:*

输入:root = [1]
输出:1

**思路:**可以使用层序遍历(只需要在遍历每一层时,记录节点的个数就可以),

使用递归的写法和求二叉树的深度写法类似,顺序依旧是后序(左右中)

1、确定递归的参数和返回值

int getNodesNum(TreeNode* cur)

2、确定终止条件(如果为空姐点的话,就返回 0,表示节点数量为 0)

if(cur == NULL) return 0;

3、确定单层递归的逻辑

int leftNum  = getNodesNum(cur->left);  // 左
int rightNum = getNodesNum(cur->right); // 右
int treeNum  = leftNum + rightNum + 1;  // 中
return treeNum;

解法:

  • C++
class Solution {
public:
    int countNodes(TreeNode* root) {
        if(root == NULL) return 0;
        int leftNum  = countNodes(root->left);
        int rightNum = countNodes(root->right);
        int result = leftNum + rightNum + 1;
        return result;
    }
};

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目录 一. 前言 二. 请求数据 2.1. 查询参数 2.2. 路径参数 2.3. 请求体 三. 响应数据 3.1. 返回 JSON 数据 3.2. 返回 Pydantic 模型 3.3. 请求头和 Cookie 四. 重定向和状态码 五. 自定义响应头 一. 前言 在 FastAPI 中&#xff0c;请求&#xff08;Request&#…

【web安全】——信息收集

一、收集域名信息 1.1域名注册信息 工具&#xff1a;站长之家 whois查询 SEO综合查询 1.2子域名收集 原理&#xff1a;字典爆破&#xff0c;通过字典中的各种字符串与主域名拼接&#xff0c;尝试访问。 站长之家 直接查询子域名 ip138.com https://phpinfo.me/domain/ …

【源码+文档+调试讲解】美食推荐系统Python

摘 要 随着我国经济的高速发展与人们生活水平的日益提高&#xff0c;人们对生活质量的追求也多种多样。尤其在人们生活节奏不断加快的当下&#xff0c;人们更趋向于足不出户解决生活上的问题&#xff0c;豆果美食推荐系统展现了其蓬勃生命力和广阔的前景。与此同时&#xff0c…

第十四届蓝桥杯真题Python c组F.棋盘(持续更新)

博客主页&#xff1a;音符犹如代码系列专栏&#xff1a;蓝桥杯关注博主&#xff0c;后期持续更新系列文章如果有错误感谢请大家批评指出&#xff0c;及时修改感谢大家点赞&#x1f44d;收藏⭐评论✍ 【问题描述】 小蓝拥有 n n 大小的棋盘&#xff0c;一开始棋盘上全都…

【韩顺平Java笔记】第2章:Java概述

按视频的标号来对应小标题&#xff0c;自用学习笔记 文章目录 5. 内容梳理6. 程序举例6.1 什么是程序 7. Java故事7.1 Java诞生小故事7.2 Java技术体系平台 8. Java特性8.1 Java重要特点 9. sublime10. jdk介绍10.1 Java运行机制及运行过程10.1.1 Java虚拟机&#xff08;JVM&a…

基于ASRPRO的语音应答

做这个的起因是为了送女朋友&#xff0c;而且这东西本身很简单&#xff0c;所以在闲暇之余尝试了一下。 这个工程很简单&#xff0c;只通过对ASRPRO进行编程即可。 先看效果。&#xff08;没有展示所有效果&#xff0c;后续会列出来所有对话触发&#xff09; 语音助手示例1 语音…

AI驱动TDSQL-C Serverless 数据库技术实战营-与AI的碰撞

目录 一、简介 二、实验介绍 三、结果展示 四、实操指导 4.1 系统设计 4.2 环境搭建&#xff08;手把手教程&#xff09; 4.3 应用构建 4.4 效果展示 4.5 踩坑避雷总结 五、清理资源 5.1 删除TDSQL-C Serverless 5.2 删除 HAI 算力 六、实验总结归纳 一、简介 本…

Netty系列-5 Netty启动流程

背景 Netty程序有固定的模板格式&#xff0c;以ServerBootstrap为例: public class NettyServer {public void start(int port) {ServerBootstrap serverBootstrap new ServerBootstrap();EventLoopGroup boosGroup new NioEventLoopGroup(1);EventLoopGroup workGroup ne…

番外篇 | 应对遮挡挑战,北航提出新型模型YOLOv5-FFM表现优异

前言:Hello大家好,我是小哥谈。在本文中,作者提出了一种改进的轻量级YOLOv5-FFM模型来解决行人检测遮挡问题。为了实现目标,作者在YOLOv5模型框架基础上进行了改进,并引入了Ghost模块和SE模块。此外,作者还设计了一个局部特征融合模块(FFM)来处理行人检测中的遮挡问题。…

【题解】2022ICPC杭州-K

翻译 原题链接   简述一下就是每次询问重新定义一个字母排序表&#xff0c;问在这个顺序下n个字符串的序列的逆序数是多少。 字典树计算逆序数 先考虑初始状况下&#xff0c;即 a < b < . . . < z a<b<...<z a<b<...<z的情况下&#xff0c;逆序…

基于PI控制器的车辆行驶控制系统simulink建模与仿真

目录 1.课题概述 2.系统仿真结果 3.核心程序与模型 4.系统原理简介 4.1 步骤一: 确定目标与测量 4.2 步骤二: 计算误差 4.3 步骤三: 设计PI控制器 4.4 步骤四: 应用控制信号 4.5 步骤五: 反馈循环 5.完整工程文件 1.课题概述 基于PI控制器的车辆行驶控制系统是一种常…

Hive数仓操作(一)

Hive 介绍 Hive 是一个基于 Hadoop 的数据仓库工具&#xff0c;旨在简化大规模数据集的管理和分析。它将结构化数据文件映射为表&#xff0c;并提供类似 SQL 的查询功能。Hive 的数据存储在 Hadoop 分布式文件系统&#xff08;HDFS&#xff09;中&#xff0c;使用 Hive 查询语…

使用MessagePipe实现进程间通信

1、MessagePipe介绍 可以用于.NET和Unity上面的高性能的内存/分布式消息传递管道。适用于发布/订阅模式、CQRS的中介模式、Prism中的EventAggregator、IPC&#xff08;进程间通信&#xff09;-RPC等。 支持&#xff1a; 依赖注入过滤器管道更好的事件同步/异步带键值的/无键…

信息安全工程师(26)物理安全概念与要求

前言 物理安全是网络安全体系中的重要组成部分&#xff0c;它关注于保护物理环境、设备和资源免受未经授权的访问、破坏、损坏或盗窃。 一、物理安全概念 物理安全&#xff0c;也称为实体安全&#xff0c;是指通过采取各种物理措施来保护支持网络信息系统运行的硬件&#xff08…

【Qt】Qt中的窗口坐标 信号与槽

Qt中的窗口坐标 && 信号与槽 1. Qt中的窗口坐标2. 信号与槽的概述3. 信号和槽的使用3.1 connect函数的使用3.2 查看内置信号和槽3.2 connect的参数类型不匹配问题 4. 自定义信号 && 自定义槽4.1 自定义槽4.2 自定义信号 5. 带参数的信号和槽6. 信号与槽的关联方…