【数据结构】——树与二叉树

news2025/1/17 5:59:27

文章目录

    • 二叉树
      • 二叉树的性质
      • 完全二叉树
      • 二叉树的存储
      • 遍历二叉树和线索二叉树
      • 6.4 树和森林
      • 哈夫曼树
        • 应用

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  • 树的定义:树是以分支关系定义的层次结构。

  • D; 树(Tree)是n(n≥0)个结点的有限集。

  • R 数据关系

    有且仅有一个特定的称为根(Root) 的结点

    当n>1时,除根以外的其余结点 可分为m(m>0)个互不相交的有限 集T1, T2 ,… ,Tm ,其中每一个集 合本身又是一棵树,并且称为根 的子树(SubTree)。

  •  只有一个结点——只有一个根结点的树;

  •  有0个结点的树——空树

  • 分支结点: 非终端结点

  • 结点层次指的是结点在树中所处的层次;

  • 堂兄弟指的是具有相同父亲的兄弟结点;

  • 树的深度指的是树中所有结点中最大层数;

  • 有序树指的是树中每个结点的子节点之间具有顺序关系;无序树则相反,子节点之间没有顺序关系;

  • 森林则指由若干棵互不相交的树组成。

  • 孩子指的是一个结点的直接后代;

  • 双亲指的是一个结点的直接前驱;

  • 兄弟指的是具有相同双亲的结点;

  • 祖先指的是从根到某一结点路径上所有结点;

  • 子孙则指某一结点为根的子树中所有结点。

  • 叶子结点指的是度为0的结点;

  • 分支结点指的是度不为0的结点;

  • 内部结点指的是除根节点和叶子节点以外的所有节点;

  • 树的度指的是树中所有结点中最大度数。

二叉树

二叉树(Binary Tree) 是另一种树形结构 特点是每个结点最多只有两棵子树(即二 叉树中不存在度>2的结点) 二叉树的子树有左右之分,其次序不能 任意颠倒

二叉树的性质

  • 性质1 在二叉树的第i层上至多有2i-1个结点(i≥1)

  • 性质2 深度为k的二叉树至多有2k-1个结点(k≥1)

  • 性质3 对任一棵二叉树T,如果其终端结点数为n0,度为2的 结点数为n2,则n0=n2+1

完全二叉树

  • 满二叉树 一棵深度为k且有2k-1个结点的二叉树

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  • 深度为k,有n个结点的二叉树,当且仅当其每一个 结点都与深度为k的满二叉树中编号从1至n的结点 一一对应时
    某一结点 有右子树, 则其必有 左子树
  • 叶子结点只可能在层次最大的两层上出现
  • 对任一结点,若其右分支的子孙最大层次为l,则其 左下分支的子孙的最大层次必为l或l+1

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  • 性质4 具有n个结点的完全二叉树的深度为 log2 n + 1

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二叉树的存储

  • 顺序存储结构

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  • 链式存储结构

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  • 知识点 在含有n个结点的二叉链表中有n+1个空链域

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遍历二叉树和线索二叉树

  •  对线性结构而言,顺序遍历;
  •  二叉树是非线性结构,每个结点有两个后继,则存在如 何遍历,即按什么样的搜索路径遍历的问题。

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  • 看ppt 有代码实现

二叉树遍历的时间效率和空间效率

基本操作:访问结点Visit()

  • 时间效率:O(n) //每个结点只访问一次
  • 空间效率:O(n) //栈占用的最大辅助空 间

6.4 树和森林

  • 树的存储结构——双亲表示法

  • 利用每个结点只有一个 双亲的性质

  • 采用多重链表,即每个结点设置多个指针域,每个指针域指 向一棵子树的根结点

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  • 树林遍历顺序 和 树一样 ( 顺序即为第几棵树的Root结点)

  • 树的存储结构——孩子兄弟表示法 / 二叉树表示法 / 二叉链 表表示法

哈夫曼树

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应用

1)二进制编码 : 通信中,可以采用0、1的不同排列来表示不同的字符, 称为二进制编码。 发送端需要将电文中的字符序列转换成二进制的0、1 序列,即编码; 接受端需要把接受的0、1序列转换成对应的字符序列, 即译码。 (左0 右 1)

2} 前缀编码 : 若对某一字符集进行不等长编码,则要求字符集中任一字符的编码都不能是其他字符编码的前缀。符合此要求的编码叫 做前缀编码

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