数据结构之二叉树(上)

简介: 数据结构之二叉树

🎈一.二叉树相关概念


1.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,树结构通常用来存储逻辑关系为 "一对多" 的数据。例如:

05a0c7b378d749c2b73aa67138d197bc.png

关于树的几个重要概念:

1)树的度:一棵树中,所有结点度的最大值称为树的度,如上图,这棵树的度为3;

2)节点的度:一个结点含有子树的个数称为该结点的度,如上图,A节点的度为3;

3)根节点:一棵树中,没有双亲结点的结点,如上图,A就是根节点;

4)叶子节点:简单来说,度为0的就是叶子节点,如上图,K,L,F,M等都是叶子节点;

5)树的高度或深度:树中结点的最大层次,如上图,树的高度为4;


那么什么是二叉树呢?

简单地理解,满足以下两个条件的树就是二叉树:

  1. 本身是有序树;
  2. 树中包含的各个节点的度不能超过 2,即只能是 0、1 或者 2;

如图:

50fff364f5574a88b968a87561c467c2.png


🎈二.二叉树的性质


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 2^i-1(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^k-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;

✅关于此结论的推导:


对于任意一棵二叉树,一棵有N个节点的树就有N-1条边

假设度为0的节点为n0,度为1的节点为n1,度为2的节点为n2,度为0的节点没有边,度为1的节点有1条边,度为2的节点有2条边,由此可得:

N-1=n1*1+n2*2   ----------------产生的边的关系

N=n0+n1+n2       ----------------产生节点的关系

联立就可以得出这个结论:n0=n2+1


4.具有n个结点的完全二叉树的深度k为 log2(n+1)上取整;

✅习题:

1)  在具有 2n 个结点的完全二叉树中,叶子结点个数为(A);

A .n            B. n+1            C. n-1           D. n/2

解析:

8165b65066c9440da13b46133f0bfb90.png

完全二叉树分奇偶数俩种情况,如上图,本题有2n个节点,是偶数,那么度为1的节点数只有1个,所以可知:

2n=n0+n1+n2;

n0=n2+1;

代入可求:n0=n;


2)一个具有767个节点的完全二叉树,其叶子节点个数为(B);

A. 383         B. 384             C. 385           D. 386

解析:因为它是一棵完全二叉树,节点数为奇数,说明它是一棵满二叉树,所以没有度为1的节点,由此可知:

767=n0+n2;

n0=n2+1;

联立上式可以求出答案


🎈三.构造二叉树


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。

构造一个类,里面存放左子树,右子树,数据域;

publicstaticclassTreeNode {
publiccharval;//数据域publicTreeNodeleft;//左节点publicTreeNoderight;//右节点publicTreeNode(charval) {
this.val=val;
        }
    }
//构造树publicTreeNodecreateTree() {
TreeNodenode1=newTreeNode('A');
TreeNodenode2=newTreeNode('B');
TreeNodenode3=newTreeNode('C');
TreeNodenode4=newTreeNode('D');
TreeNodenode5=newTreeNode('E');
TreeNodenode6=newTreeNode('F');
TreeNodenode7=newTreeNode('G');
node1.left=node2;
node1.right=node3;
node2.left=node4;
node2.right=node5;
node3.left=node6;
node3.right=node7;
returnnode1;
    }
}
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