【数据结构】树，二叉树，满二叉树，完全二叉树的定义和二叉树的基本操作

news2024/11/24 6:05:31

🎊专栏【数据结构】

🍔喜欢的诗句：更喜岷山千里雪 三军过后尽开颜。

🎆音乐分享【勋章】

大一同学小吉，欢迎并且感谢大家指出我的问题🥰

目录

⭐树

🏳️‍🌈定义

 🏳️‍🌈注意

🍔树的基本术语

⭐二叉树

🏳️‍🌈定义

🎆二叉树和树的区别

🏳️‍🌈二叉树的性质

⭐满二叉树

⭐完全二叉树

🎁遍历二叉树

🎈先序遍历二叉树

🎈中序遍历二叉树

🎈后序遍历二叉树

🎁构建二叉树

🎈算法步骤

🎈代码

🎁复制二叉树

🎈算法步骤

🎈代码

🎁计算二叉树的深度

🎈算法步骤

🎈代码

🎁统计二叉树中结点的总数

🎈算法步骤

🎈代码

🎁统计二叉树中叶子结点的个数

🎈算法步骤

🎈代码

🎊完整代码 

 

⭐树

🏳️‍🌈定义

树是n（n>=0）个结点的有限集

n=0：称为空树

n>0：称为非空树

✨对于非空树，有下面两个特点

(1)有且只有一个称为根的结点

(2)除根节点之外的其余结点可以分为m(m>0)个互不相交的有限集，对于每一个有限集本身又是一棵树，并且称为根的子树

树可以有多种表示方法，如下图所示 

 🏳️‍🌈注意

如下图所示

 

🍔树的基本术语

结点：树的一个独立单元（比如上图的ABCD）

结点的度：结点拥有的子树（比如上图中，A的度为3，B的度为2）

树的度：树内各结点度的最大值（比如上图的树的度为3）

叶子（终端结点）：度为0的结点

层次：结点的层次从根开始定义，根为第一层，根的孩子为第二层

树的深度（高度）：树中结点的最大层次

森林：m棵互不相交的树的集合。对于树的每个结点而言，其子树的集合就是森林

⭐二叉树

🏳️‍🌈定义

树是n（n>=0）个结点的有限集

n=0：称为空树

n>0：称为非空树

✨对于非空树，有下面两个特点

(1)有且只有一个称为根的结点

(2)除根节点之外的其余结点可以分为2个互不相交的子集，分别称为T的左子树T1和右子树T2，且T1T2都是二叉树

🎆二叉树和树的区别

🚥二叉树中不存在度>2的结点🚥

二叉树的左右子树有左右之分，不能随意颠倒

二叉树也有多种表示方法，如下图所示

 

🏳️‍🌈二叉树的性质

🎈第i层上至多有2^(i-1)（i>=1）个结点

🎈深度为k的二叉树至多有2^k-1（k>=1）个结点

🎈对于任何一颗二叉树T，如果其终端结点树为n0，度为2的结点树为n2

那么n0=n2+1

⭐满二叉树

深度为k且有2^k-1个结点的二叉树，每一层的结点数都是最大结点数

⭐完全二叉树

 

深度为k，有n个结点的二叉树，当且仅当每一个结点都与深度为k的满二叉树 中编号从1到n的结点一一对应时，为完全二叉树

文末有完整代码

 

🎁遍历二叉树

🎆定义

typedef struct BiNode{				
    char data;
    struct BiNode *lchild,*rchild;
}BiNode,*BiTree;

🎈先序遍历二叉树

操作定义如下：若二叉树为空，则操作为空；否则
(1)访问根结点；
(2)先序遍历左子树；
(3)先序遍历右子树。

void preorder_traversal(BiTree root) {
    if (!root) {
        return;
    }

    cout << root->data << " "; // 访问根节点
    preorder_traversal(root->lchild); // 递归访问左子树
    preorder_traversal(root->rchild); // 递归访问右子树
}


🎈中序遍历二叉树

操作定义如下：若二叉树为空，则操作为空；否则
(1)中序遍历左子树；
(2)访问根结点；
(3)中序遍历右子树。

void inorder_traversal(BiTree root) {
    if (!root) {
        return;
    }

    inorder_traversal(root->lchild); // 递归访问左子树
    cout << root->data << " "; // 访问根节点
    inorder_traversal(root->rchild); // 递归访问右子树
}

🎈后序遍历二叉树

操作定义如下：若二叉树为空，则操作为空；否则
(1)后序遍历左子树；
(2)后序遍历右子树；
(3)访问根结点；

void postorder_traversal(BiTree root) {
    if (!root) {
        return;
    }

    postorder_traversal(root->lchild); // 递归访问左子树
    postorder_traversal(root->rchild); // 递归访问右子树
    cout << root->data << " "; // 访问根节点
}

🎁构建二叉树

法一：

比如根据  ABC##DE#G##F###  这一段来构建

🎈算法步骤

1.读取字符序列，读入字符ch

2.如果ch是“#”，表明该二叉树为空树，即T为NULL，否则执行下面的操作

（1）申请一个内存空间T

（2）将ch赋给T->data

（3）递归创建T的左子树

（4）递归创建T的右子树

🎈代码

void CreateBiTree(BiTree &T){	
	
	char ch;
	cin >> ch;
	if(ch=='#')  T=NULL;			
	else{							
		T=new BiTNode;
		T->data=ch;					//生成根结点
		CreateBiTree(T->lchild);	//递归创建左子树
		CreateBiTree(T->rchild);	//递归创建右子树
	}								
}

法二：

 // 构建二叉树
    BiTree root = new BiNode{'A', nullptr, nullptr};
    root->lchild = new BiNode{'B', nullptr, nullptr};
    root->lchild->lchild = new BiNode{'C', nullptr, nullptr};
    root->lchild->rchild = new BiNode{'D', nullptr, nullptr};
    root->lchild->rchild->lchild = new BiNode{'E', nullptr, nullptr};
    root->lchild->rchild->lchild->rchild = new BiNode{'G', nullptr, nullptr};
    root->lchild->rchild->rchild = new BiNode{'F', nullptr, nullptr};

🎁复制二叉树

🎈算法步骤

1.为空树，递归结束

2.不为空树，那么执行下面的操作

（1）申请一个新结点空间，复制根节点

（2）递归复制左子树

（3）递归复制右子树

🎈代码

void Copy(BiTree T,BiTree &NewT)
{
	if(T==NULL){
		NweT=NULL;
		return;
	}else{
		NewT=new BiTree;		//复制根节点
		NewT->data=T->data;
		Copy(T->lchild,NewT->lchild);
		Copy(T->rchild,NewT->rchild);
	}
}

🎁计算二叉树的深度

🎈算法步骤

1.为空树，递归结束

2.不为空树，那么执行下面的操作

（1）递归计算左子树的深度为m

（2）递归计算右子树的深度为n

（3）如果m>n，那么二叉树深度为m+1，否则为n+1

🎈代码

int Depth(BiTree T)
{ 
	int m,n;
	if(T == NULL ) return 0;        //如果是空树，深度为0，递归结束
	else 
	{							
		m=Depth(T->lchild);			//递归计算左子树的深度记为m
		n=Depth(T->rchild);			//递归计算右子树的深度记为n
		if(m>n) return(m+1);		//二叉树的深度为m 与n的较大者加1
		else return (n+1);
		//+1，所以可以计算出来
	}
}

🎁统计二叉树中结点的总数

🎈算法步骤

如果是空树，那么结点个数为0，递归结束

否则，结点个数=左子树结点个数+右子树结点个数+1

🎈代码

int NodeCount(BiTree T)
{
     if(T==NULL) return 0;  			// 如果是空树，则结点个数为0，递归结束
     else return NodeCount(T->lchild)+ NodeCount(T->rchild) +1;
     //否则结点个数为左子树的结点个数+右子树的结点个数+1
     
     //+1，所以可以计算出来//
}

🎁统计二叉树中叶子结点的个数

🎈算法步骤

如果是空树，那么结点个数为0，递归结束

否则，遍历到NULL，即叶子节点

🎈代码

int LeafCount(BiTree T){
 	if(T==NULL) 	//如果是空树返回0
		return 0;
	if (T->lchild == NULL && T->rchild == NULL)
		return 1; //如果是叶子结点返回1
		
		// 1，所以可以计算出来
		
	else return LeafCount(T->lchild) + LeafCount(T->rchild);
}

🎊完整代码 

#include<iostream>
using namespace std;
typedef struct BiNode{				
	char data;
	struct BiNode *lchild,*rchild;
}BiTNode,*BiTree;


void CreateBiTree(BiTree &T){	
	
	char ch;
	cin >> ch;
	if(ch=='#')  T=NULL;			
	else{							
		T=new BiTNode;
		T->data=ch;					//生成根结点
		CreateBiTree(T->lchild);	//递归创建左子树
		CreateBiTree(T->rchild);	//递归创建右子树
	}								
}									


void PreOrderTraverse(BiTree T)
{  
   if (T) {
      cout<<T->data;            // 访问结点
      PreOrderTraverse(T->lchild); // 遍历左子树
      PreOrderTraverse(T->rchild);// 遍历右子树  
   }
}



void InOrderTraverse(BiTree T){  
	
	if(T){
		InOrderTraverse(T->lchild);
		cout << T->data;
		InOrderTraverse(T->rchild);
	}
}


void PostOrderTraverse(BiTree T)
{ 
   if (T) {
      PostOrderTraverse(T->lchild); // 遍历左子树
      PostOrderTraverse(T->rchild);// 遍历右子树
      cout << T->data;           // 访问结点
    }
}



int NodeCount(BiTree T)
{
     if(T==NULL) return 0;  			// 如果是空树，则结点个数为0，递归结束
     else return NodeCount(T->lchild)+ NodeCount(T->rchild) +1;
     //否则结点个数为左子树的结点个数+右子树的结点个数+1
     
     //+1，所以可以计算出来//
} 


//计算二叉树中叶子结点的个数
int LeafCount(BiTree T){
 	if(T==NULL) 	//如果是空树返回0
		return 0;
	if (T->lchild == NULL && T->rchild == NULL)
		return 1; //如果是叶子结点返回1
		
		// 1，所以可以计算出来
		
	else return LeafCount(T->lchild) + LeafCount(T->rchild);
}


//计算二叉树的深度	
int Depth(BiTree T)
{ 
	int m,n;
	if(T == NULL ) return 0;        //如果是空树，深度为0，递归结束
	else 
	{							
		m=Depth(T->lchild);			//递归计算左子树的深度记为m
		n=Depth(T->rchild);			//递归计算右子树的深度记为n
		if(m>n) return(m+1);		//二叉树的深度为m 与n的较大者加1
		else return (n+1);
		//+1，所以可以计算出来
	}
}

int main(){
	BiTree tree;
	int nodecount=0,leafcount=0,depth=0;
	cout<<"请输入建立二叉链表的序列：\n";
	CreateBiTree(tree);
	cout<<endl;
	cout<<"先序遍历的结果为：\n";
	PreOrderTraverse(tree);
	cout<<endl;
	cout<<"中序遍历的结果为：\n";
	InOrderTraverse(tree);
	cout<<endl;
	cout<<"后序遍历的结果为：\n";
	PostOrderTraverse(tree);
	cout<<endl;
	cout<<"该二叉树中结点总数为：";
	cout<<NodeCount(tree)<<endl;
	cout<<"该二叉树中叶子结点总数为：";
	cout<<LeafCount(tree)<<endl;
	cout<<"该二叉树的深度为：";
	cout<<Depth(tree)<<endl;
	return 0;
}

🥰如果大家有不明白的地方，或者文章有问题，欢迎大家在评论区讨论，指正🥰 

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