【数据结构与算法】树、二叉树的概念及结构(详解)(下)

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简介: 【数据结构与算法】树、二叉树的概念及结构(详解)(下)

1.3树的表示

A:如果明确了树的度,那么可以定义。

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B、顺序表存储孩子。

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C、双亲表示法。(每个位置只存双亲的指针或者下标)

1743892354624bdd8ca4ade1dca03415.png

D、左孩子右兄弟表示法--简化树结构定义

        树结构相对线性表就比较复杂了,要存储表示起来就比较麻烦了,既然保存值域,也要保存结点和结点之间的关系,实际中树有很多种表示方式如:双亲表示法,孩子表示法、孩子双亲表示法以及孩子兄弟表示法等。

       我们这里就简单的了解其中最常用的孩子兄弟表示法

代码实现:

typedef int DataType;
struct Node
{
 struct Node* _firstChild1; // 第一个孩子结点
 struct Node* _pNextBrother; // 指向其下一个兄弟结点
 DataType _data; // 结点中的数据域
};


画图解析:

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1.4树在实际中的运用(表示文件系统的目录树结构)

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二.二叉树概念及结构


1.概念

一棵二叉树是结点的一个有限集合,该集合:

1. 或者为空

2. 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

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从上图可以看出:

1. 二叉树不存在度大于2的结点(度为0也可以)

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:

7cb4e9f5c6be4c8a84722aff59616ff3.png


2.现实中的二叉树:

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2.3特殊的二叉树:

 1. 满二叉树:一个二叉树,如果每一个层的结点数都达到最大值,则这个二叉树就是满二叉树。也就是 说,如果一个二叉树的层数为K,且结点总数是2^k-1 ,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1至n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。  

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2.4 二叉树的性质

1、若规定根节点的层数为1,则一棵非空二叉树的第i层上最多有2^(i-1)个结点。

2、若规定根节点的层数为1,则深度为h的二叉树的最大结点数是2^h-1。

3. 对任何一棵二叉树, 如果度为0其叶结点个数为n0 , 度为2的分支结点个数为n2 ,则有 n0= n2+1

4. 若规定根节点的层数为1,具有n个结点的满二叉树的深度,h=log2(n+1). (ps:log2(n+1)是log以2为底,n+1为对数)

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数组顺序对所有节点从0开始编号,则对于序号为i的结点有:

   1. 若 i>0 , i 位置节点的双亲序号: (i-1)/2 ; i=0 , i 为根节点编号,无双亲节点

       2. 若 2i+1<n ,左孩子序号: 2i+1 , 2i+1>=n 否则无左孩子

       3. 若 2i+2<n ,右孩子序号: 2i+2 , 2i+2>=n 否则无右孩子


证明性质2和1

如何证明性质2和性质1,以下是证明过程:

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习题练习

1. 某二叉树共有 399 个结点,其中有 199 个度为 2 的结点,则该二叉树中的叶子结点数为( B)

A 不存在这样的二叉树

B 200

C 198

D 199

解析:

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2.下列数据结构中,不适合采用顺序存储结构的是( A)

A 非完全二叉树

B 堆

C 队列

D 栈

解析:

 顺序存储结构适合于具有连续存储空间的数据结构,其中元素按照线性顺序存储。 对于非完全二叉树,由于其结构不规则,无法通过连续的存储空间来表示。因此,非完全二叉树不适合采用顺序存储结构。

      B. 堆、C. 队列、D. 栈都可以通过顺序存储结构有效地实现。堆是一种完全二叉树,可以使用数组来表示。队列和栈可以使用数组或者链表来表示,都适合顺序存储结构。

3.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

和节点个数相关的公式有二:

n0 = n2 + 1,N = n0 + n1 + n2

已知总个数N为2n,那么只要知道n1即可求出n0.

这里有一个重要的结论:

 在完全二叉树中,如果节点总个数为奇数,则没有度为1的节点;如果节点总个数为偶数,只有一个度为1的节点。

                                         节点个数是偶数,只有一个度为1的节点

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     节点个数是奇数,没有度为1的节点

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2n为偶数,因此有一个度为1的节点。

2n = n0 + 1 + n2 = n0 + 1 + n0 - 1

2n = 2n0

n0 = n,故选A

4.一棵完全二叉树的节点数位为531个,那么这棵树的高度为( B)

A 11

B 10

C 8

D 12

解析:

       根据性质4,h=log2(n+1),n=531,h = log2(532),找一个最接近的数就是log2(512),也就是log2(2^9),向上取整,n=10;

5.一个具有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:

       N=767个节点数是奇数个,所以N= n0+ n2(奇数个没有度为1的节点) ,

由n0 = n2+1; N  = 2n0 - 1 ,那么n0 = (N + 1) / 2 = 384  

 本篇完,如有错误,欢迎指正,感谢来访!

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