数据结构之二叉树(前提知识)

news2024/10/7 16:21:27

文章目录

  • 前言
  • **一、树**
  • **二、树的相关概念**
    • **节点的度**
    • **叶节点**
    • **分支节点**
    • **子节点**
    • **父节点**
    • **兄弟节点**
    • **树的度**
    • **节点的层**
    • **树的高度**
    • **祖先**
    • **子孙**
    • **森林**
  • **三、树的表示**
    • **孩子表示法**
    • **左孩子右兄弟法**
    • **双亲表示法**
  • **四、树在实际中的应用**
  • **总结**


前言

数据结构中有一种很重要的结构叫二叉树,但是在了解二叉树之前,我们首先要了解关于二叉树的前提知识——树
在这里插入图片描述

一、树

树的介绍:

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。

树的节点:

树有一个特殊的节点,称为根节点,树的根节点是没有前驱节点的。
除根节点以外,其余节点被分为M(M>0)个互不相交的集合,其中每个集合又是一棵结构与树类似的子树。每个子树的根节点有且只有一个前驱节点,可以有0或多个后继节点。
树的任何一个节点都有0~n个孩子
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我们在看一个树时可以把一个树看做自己(根节点)和左右子树(跟自己有同样结构定义的树)【所以说,树是递归定义的
注意:树型结构中,子树之间不能有交集,否则就不能叫树

二、树的相关概念

树+人类的亲缘关系

节点的度

该节点含有的子树的个数

叶节点

度为0的节点

分支节点

度不为0的节点

子节点

一个节点含有的子树就称为这个节点的子节点

父节点

也叫,双亲节点
有子节点的节点,就称为它子节点的双亲节点
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兄弟节点

有共同父节点的几个节点
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树的度

树中节点的最大度

节点的层

由该结点往下数的层数

树的高度

也称,树的深度。
树中节点的最大层数

【节点的层数和树的高度,都是由该结点起,从1开始计算
为什么节点的层数从1开始而不是从0开始呢?
试想,一个树的根节点的层数由0开始计算,如果该树是一个空树那么它的高度岂不就是-1,这违背了人们正常的思维逻辑,所有一般节点的层数和树的高度都是从该节点起从1开始计算的。

祖先

由该结点到树的根的路径上的所有节点都称为该节点的祖先

子孙

由该结点向下的所有子树节点都称为该节点的子孙

森林

由多个没有交集的树组成的集合

三、树的表示

用数组和链表都可以实现树。
树有三种表示方法

孩子表示法

用数组放节点的所有孩子节点(不好存放数据)

//静态树:
#define N 10//树的度
typedef int TreeNodeType;
typedef struct tree
{
	TreeNodeType date;
	struct tree* Arrery[N];
	int size;
}tree;

由我们所实现的静态树的代码可以看出,N的大小是预先确定的,不能改变,所以这种树,它能存放的孩子节点的个数不能改变(如果N太小,就无法存放所有的数据;如果N太大,就会导致空间的浪费)。

//动态树
typedef struct treeNode
{
	int date;
	struct treeNode** childArr;//数组存放孩子节点
	int childSize;
	int childCapacity;
}treeNode;

我们借用动态内存开辟,实现了动态树,这种树可以存放的孩子节点的个数可以改变。但是由于每次扩容都会有系统的消耗,并且也有空间浪费的可能,因此这种方法也存在不足。

左孩子右兄弟法

用链表,一个根节点有三个域,一个数据域,两个指针域。左指针指向根节点的第一个孩子节点右指针指向根节点的下一个兄弟节点
这种使用链表的结构,一方面不会造成空间的浪费,另一方面要存放的孩子的节点数是按需分配的,同时在寻找数据方面也很方便,所以相较而言,它是最好的一种存放树树结构的数据的方法。

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struct treeNode
{
	int date;//节点中的数据域
	struct treeNode* firstchild;//指向第一个孩子
	struct treeNode* pnextbrother;//指向下一个兄弟
};

双亲表示法

用数组,存放父节点的下标(与并查集有关,先不做展开讲解)
这种方法可以方便孩子找祖先
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四、树在实际中的应用

表示文件系统的目录树
(使用了左孩子有兄弟的表示方法)
在这里插入图片描述

总结

以上就是今天要讲的内容,本文介绍了数据结构中树的相关概念,之后会基于这篇文章继续介绍数据结构中的二叉树。
本文作者目前也是正在学习数据结构的知识,如果文章中的内容有错误或者不严谨的部分,欢迎大家在评论区指出也欢迎大家在评论区提问、交流。
最后,如果本篇文章对你有所启发的话,也希望可以多多支持作者,谢谢大家!
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