二叉树的基本认识(一)

news2024/11/20 20:25:52

        要了解二叉树,就必然要知道什么是树,树是一种非线性的数据结构,它是由nn>=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。那么树有着什么样的特点吗?当然,每种数据结构都有着自己的特点。

1. 有一个特殊的结点,称为根结点,根结点没有前驱结点
2. 除根结点外,其余结点被分成 M(M > 0) 个互不相交的集合 T1 T2 ...... Tm ,其中每一个集合 Ti (1 <= i <= m) 又是一棵与树类似的子树。每棵子树的根结点有且只有一个前驱,可以有 0 个或多个后继 。
3. 树是递归定义的。

树形结构中,子树之间不能有交集,否则就不是树形结构,并且每个节点有且只有一个父节点(除了根节点外)。一个N个节点的树只有N-1个条边。
        当我们知道树长什么样后,我们就得知道关于树的一些概念了。
结点的度 :一个结点含有子树的个数称为该结点的度; 
树的度 :一棵树中,所有结点度的最大值称为树的度; 
叶子结点或终端结点 :度为 0 的结点称为叶结点;(也就是没有子树)
双亲结点或父结点 :若一个结点含有子结点,则这个结点称为其子结点的父结点; 
孩子结点或子结点 :一个结点含有的子树的根结点称为该结点的子结点; 
根结点 :一棵树中,没有双亲结点的结点;(也就是最上面的那个节点)
结点的层次 :从根开始定义起,根为第 1 层,根的子结点为第 2 层,以此类推
树的高度或深度 :树中结点的最大层次;
树的以下概念只需了解,在看书时只要知道是什么意思即可:
非终端结点或分支结点 :度不为 0 的结点;
兄弟结点 :具有相同父结点的结点互称为兄弟结点; 
堂兄弟结点 :双亲在同一层的结点互为堂兄弟;
结点的祖先 :从根到该结点所经分支上的所有结点;
子孙 :以某结点为根的子树中任一结点都称为该结点的子孙。
森林 :由 m m>=0 )棵互不相交的树组成的集合称为森林
到现在我们才开始进入二叉树的学习了。
那么什么是二叉树呢?二叉树,听名字就知道最多只有两根叉的树,那么只有一个叉的树算不算二叉树呢?算,当然算,不过我们更喜欢叫他链表。 一棵二叉树是结点的一个有限集合,该集合:
1. 或者为空
2. 或者是由 一个根节 点加上两棵别称为 左子树 右子树 的二叉树组成

 

从上图可以看出:
1. 二叉树不存在度大于 2 的结点
2. 二叉树的子树有左右之分,次序不能颠倒,因此二叉树是有序树
注意:对于任意的二叉树都是由以下几种情况复合而成的:

都是二叉树,那么它们之间有着区别吗?当然, 毕竟人都有着人种的区别呢。树也如此,二叉树有着几种特殊的二叉树,

1. 满二叉树 : 一棵二叉树,如果 每层的结点数都达到最大值,则这棵二叉树就是满二叉树 。也就是说, 如果一棵 二叉树的层数为 K ,且结点总数是, 则它就是满二叉树
2. 完全二叉树 : 完全二叉树是效率很高的数据结构,完全二叉树是由满二叉树而引出来的。对于深度为 K 的,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 0 n-1 的结点一一对应时称之为完全二叉树。 要注意的是满二叉树是一种特殊的完全二叉树

 

3.二叉搜索树:就是左树的值都小于父节点,右树的值都大于父节点。
4.平衡二叉树:任意节点的子树的高度差都小于等于 1。

 

二叉树的性质
1. 若规定 根结点的层数为 1 ,则一棵 非空二叉树的第 i 层上最多有 (i>0) 个结点
2. 若规定只有 根结点的二叉树的深度为 1 ,则 深度为 K 的二叉树的最大结点数是2的k次方 - 1
(k>=0)
3. 对任何一棵二叉树 , 如果其 叶结点个数为 n0, 度为 2 的非叶结点个数为 n2, 则有 n0 n2 1
4. 具有 n 个结点的完全二叉树的深度 k 上取整log2(n + 1)上取整。
5. 对于具有 n 个结点的完全二叉树 ,如果按照 从上至下从左至右的顺序对所有节点从 0 开始编号 ,则对于 序号为 i 的结点有
i>0 双亲序号: (i-1)/2 i=0 i 为根结点编号 ,无双亲结点
2i+1<n ,左孩子序号: 2i+1 ,否则无左孩子
2i+2<n ,右孩子序号: 2i+2 ,否则无右孩子
二叉树的存储
二叉树的存储结构 分为: 顺序存储 类似于链表的链式存储
二叉树的链式存储是通过一个一个的节点引用起来的,常见的表示方式有二叉和三叉表示方式。(不是说最多只有两个叉吗?没错,三叉比二叉多出一个叉多出的其实是多出一个指向父节点的叉)。

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