c语言数据结构-树与二叉树的存储结构

简介: c语言数据结构-树与二叉树的存储结构

(创作不易,感谢有你,你的支持,就是我前行的最大动力,如果看完对你有帮助,请留下您的足迹)

目录

初识树:

初识森林:

初识二叉树:

二叉树与树的区别:

二叉树的几种形态:

满二叉树和完全二叉树:

二叉树的性质:

二叉树的顺序储存结构:

初始化二叉树:

创建二叉树:

获取数的相关数据:

二叉树的链式储存结构:

初始化二叉树:

创建二叉树:


初识树:

1.树是n个结点的有限集

2.结点个数为零的树称为空树 (n=0)

3.任意一颗非空树中(n>0)

       有且仅有一个特定的称为根的结点

       非根的结点可分为互不相交的有限集,每个集合本身又是一棵树,这些树称为根的子树

“发散思维”主题的思维导图 —— 树

主题和子主题 —— 结点

主题 —— 根(根结点)

子主题“抽象”—— 叶(叶结点)

子主题“形”—— 内部结点 (分支结点)

结点的层次:主题“发散思维”为第一层,子主题“跳跃、想象、形”为第二层

                     结点一共有三层,所以树的深度为3

结点的度数:主题“发散思维”有五个子主题,所以结点度数为5

                     结点的最大度数为5,所以树的度为5

初识森林:

森林——删除根节点后不相交的树的集合

有序树——结点各子树从左至右有序,不能互换(左为第一)

无序树——结点各子树可以交换位置

初识二叉树:

二叉树(Binary Tree)是n(n≥0)个结点所构成的集合,它或为空树(n=0);或为非空树,对

于非空树𝑻 :

       有且仅有一个称之为根的结点

       除根以外的其余结点分为两个互不相交的子集𝑻 1 和𝑻 2 ,分别称为𝑻的左子树和右子         树,且𝑻 1 和𝑻 2 本身又都是二叉树

二叉树与树的区别:

二叉树的几种形态:

满二叉树和完全二叉树:

满二叉树:深度为k且含有2的k次方-1个结点的二叉树

特点:

       1.每一层上的结点数都是最大结点数

       2.每一层i的结点数都具有最大值2的(i-1)次方

完全二叉树: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(自上而下从左往右)编号从1至n的结点一一对应。

特点:

       1.叶子结点只可能在层次最大的两层出现

       2.对任一结点,若其右分支下的子孙的最大层次为x, ,则其左分支下的子孙的最大层        次必为x或x+1

       3.最下层的叶结点一定集中在左部连续位置

       4.倒数第二层若有叶结点,一直都在右部连续位置

       5.如果结点度为1,则该结点只有左子树(即不存在只有右子树的情况)

       6.同样结点数的二叉树,完全二叉树的深度最小

二叉树的性质

性质1:在二叉树的第 𝒊 层上至多有2的(i-1)次方个结点

性质2:深度为 𝒊 的二叉树至多有2的i次方-1个结点。

性质3:对于任何一棵二叉树,若2度的结点数有x个。则叶子数y必定为x+1(y=x+1)

性质4:具有𝑛个结点的完全二叉树的深度必为[log2n]+1。([ ]表示向下取整)(2为下标,但是打不出来o(╥﹏╥)o))

性质5:对完全二叉树,若从上至下、从左至右编号,则编号为𝒊的结点,其左孩子编号必为2𝒊 ,其右孩子编号必为2𝒊+1;其双亲的编号必为[𝒊/2]

二叉树的顺序储存结构:

特点:

1 、结点间关系蕴含在其存储位置中

2、 浪费空间,适用于存满二叉树和完全二叉树

初始化二叉树:

/** 一维数组能够存放的最大结点数 */
#define MAX_SIZE 1024
/** 定义顺序树类型 */
typedef char SeqTree[MAX_SIZE];
/** 初始化空二叉树 */
void InitSeqTree(SeqTree tree) 
{
    //将字符数组中的每个元素都设置为空字符
    for (int i = 0; i < MAX_SIZE; i++) 
    {
        tree[i] = '\0';
    }
}

创建二叉树:

/** 创建完全二叉树,i为数组中的下标 */
void CreateSeqTree(SeqTree tree, int i)
{
    char ch;
    ch = getchar();
    if (ch == '^')
    {
        //输入^符号表示结束当前结点的输入
        tree[i] = '\0';
        return;
    }
    tree[i] = ch;
    //某个结点输入完毕后,还需要让用户输入左孩子和右孩子
    printf("左孩子结点:");
    CreateSeqTree(tree, 2 * i + 1); //递归调用
    printf("右孩子结点:");
    CreateSeqTree(tree, 2 * (i + 1));
}

获取数的相关数据:

/** 获取树的根结点元素 */
char GetSeqTreeRoot(SeqTree tree)
{
    return tree[0];
}
/** 获取树的结点总数 */
int GetSeqTreeLength(SeqTree tree) 
{
    int len = 0;
    for (int i = 0; i < MAX_SIZE; i++) 
    {
        if (tree[i] == '\0') 
        {
            continue;
        }
        len++;
    }
    return len;
}
/** 获取树的深度 */
int GetSeqTreeDepth(SeqTree tree)
{
    //性质2:深度为k的二叉树最多有2^k-1个结点
    int depth = 0;      //深度
    int len = GetSeqTreeLength(tree);
    while ((int)pow(2, depth) - 1 < len)
    {
        depth++;
    }
    return depth;
}

二叉树的链式储存结构:

//二叉树的二叉链表存储表示
typedef struct BiNode
{
    /*结点数据域*/
    Element data;
    /*左孩子指针*/
    struct BiNode* lchild;
    /*右孩子指针*/
    struct BiNode* rchild;
}BiTNode, * BiTree;

注意:

在含有n 个结点的二叉链表中有 n+1 个空链域,利用这些空链域可以存储其他有用信息,

从而得到另一种链式存储结构 —— 线索链表

初始化二叉树:

/** 数据元素 */
typedef struct {
  int id;
  char name[NAME_SIZE];
}ElementType;
/** 树结点 */
typedef struct treeNode {
  ElementType data;           //树结点的数据域
  struct treeNode* left;     //左子树
  struct treeNode* right;    //右子树
}TreeNode;
/** 二叉链表 */
typedef struct {
  TreeNode* root;        //二叉链的根结点
  int length;             //二叉链表结点的总数
  int depth;              //二叉链表的深度
  int diameter;           //直径 - 从叶结点到叶结点的最长路径
}BinaryTree;
/** 初始化空二叉树 */
void InitBinaryTree(BinaryTree* tree) {
  tree->root = NULL;
  tree->depth = 0;
  tree->diameter = 0;
  tree->length = 0;
}

创建二叉树:

/** 用来实现结点id的自增长 */
static int id = 0;
/** 构造二叉树 - 外部需要事先对结点分配内存 */
int CreateBinaryTree(TreeNode* root)
{
    //根结点如果为空,就退出创建过程
    if (!root) 
        return 0;
    char inputName[NAME_SIZE];  //用户输入的结点名
    gets_s(inputName);
    //用户输入回车表示结束当前子树的创建
    if (strcmp(inputName, "\0") == 0)
        return 0;
    //创建当前结点
    root->data.id = ++id;
    strcpy(root->data.name, inputName);
    //为输入左右结点做准备 - 为左右结点指针分配内存
    root->left = (TreeNode*)malloc(sizeof(TreeNode));
    root->right = (TreeNode*)malloc(sizeof(TreeNode));
    //分别递归创建左子树和右子树
    printf("左结点:");
    if (CreateBinaryTree(root->left) == 0)
    {
        //不再创建这个结点则销毁结点刚分配的内存
        free(root->left);
        root->left = NULL;
    }
    printf("右结点:");
    if (CreateBinaryTree(root->right) == 0)
    {
        free(root->right);
        root->right = NULL;
    }
    return 1;
}


相关文章
|
21天前
|
机器学习/深度学习 存储 算法
数据结构实验之二叉树实验基础
本实验旨在掌握二叉树的基本特性和遍历算法,包括先序、中序、后序的递归与非递归遍历方法。通过编程实践,加深对二叉树结构的理解,学习如何计算二叉树的深度、叶子节点数等属性。实验内容涉及创建二叉树、实现各种遍历算法及求解特定节点数量。
73 4
|
1月前
|
存储 搜索推荐 算法
【数据结构】树型结构详解 + 堆的实现(c语言)(附源码)
本文介绍了树和二叉树的基本概念及结构,重点讲解了堆这一重要的数据结构。堆是一种特殊的完全二叉树,常用于实现优先队列和高效的排序算法(如堆排序)。文章详细描述了堆的性质、存储方式及其实现方法,包括插入、删除和取堆顶数据等操作的具体实现。通过这些内容,读者可以全面了解堆的原理和应用。
68 16
|
1月前
|
C语言
【数据结构】二叉树(c语言)(附源码)
本文介绍了如何使用链式结构实现二叉树的基本功能,包括前序、中序、后序和层序遍历,统计节点个数和树的高度,查找节点,判断是否为完全二叉树,以及销毁二叉树。通过手动创建一棵二叉树,详细讲解了每个功能的实现方法和代码示例,帮助读者深入理解递归和数据结构的应用。
114 8
|
2月前
|
存储 安全 数据库
除了 HashMap,还有哪些数据结构可以实现键值对存储?
【10月更文挑战第11天】 除了`HashMap`,其他常见支持键值对存储的数据结构包括:`TreeMap`(基于红黑树,键有序)、`LinkedHashMap`(保留插入顺序)、`HashTable`(线程安全)、`B-Tree`和`B+Tree`(高效存储大量数据)、`SkipList`(通过跳跃指针提高查找效率)及`UnorderedMap`(类似`HashMap`)。选择合适的数据结构需根据排序、并发、存储和查找性能等需求。
|
2月前
|
存储 算法 关系型数据库
数据结构与算法学习二一:多路查找树、二叉树与B树、2-3树、B+树、B*树。(本章为了解基本知识即可,不做代码学习)
这篇文章主要介绍了多路查找树的基本概念,包括二叉树的局限性、多叉树的优化、B树及其变体(如2-3树、B+树、B*树)的特点和应用,旨在帮助读者理解这些数据结构在文件系统和数据库系统中的重要性和效率。
26 0
数据结构与算法学习二一:多路查找树、二叉树与B树、2-3树、B+树、B*树。(本章为了解基本知识即可,不做代码学习)
|
2月前
|
编译器 C语言 Python
C语言结构
C语言结构
18 0
|
2月前
|
存储 算法
探索数据结构:分支的世界之二叉树与堆
探索数据结构:分支的世界之二叉树与堆
|
2月前
|
存储 C语言
深入C语言内存:数据在内存中的存储
深入C语言内存:数据在内存中的存储
|
C语言 存储
软件设计师2006年11月下午试题5(C语言 树及其孩子-兄弟表示)
[说明]  一般的树结构常采用孩子-兄弟表示法表示,即用二叉链表作树的存储结构,链表中结点的两个链域分别指向该结点的第一个孩子结点和下一个兄弟结点。例如,图 5-1(a) 所示的树的孩子-兄弟表示如图 5-1(b)所示。
950 0
|
10天前
|
存储 C语言 开发者
【C语言】字符串操作函数详解
这些字符串操作函数在C语言中提供了强大的功能,帮助开发者有效地处理字符串数据。通过对每个函数的详细讲解、示例代码和表格说明,可以更好地理解如何使用这些函数进行各种字符串操作。如果在实际编程中遇到特定的字符串处理需求,可以参考这些函数和示例,灵活运用。
29 10