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。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
和
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
至
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
为
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
:
若
i>0
,
双亲序号:
(i-1)/2
;
i=0
,
i
为根结点编号
,无双亲结点
若
2i+1<n
,左孩子序号:
2i+1
,否则无左孩子
若
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
和
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)。