【二叉树】(一)

简介: 【二叉树】(一)

佬们,今天向大家分享的是二叉树的一些知识点以及相关的简单习题,如果哪儿有什么不对的地方欢迎指出哦。

1 树的概念及结构

1.1 树的概念(了解)

  1. 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。
  2. 有一个特殊的结点,称为根结点,根节点没有前驱结点。除根节点外,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)又是一棵结构与树类似的子树。
  3. 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 。因此,树是递归定义的
  4. fe67cf37b19b46039266691225e96e75.png

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接下来我们看一个图:


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节点的度:一个节点含有的子树的个数称为该节点的度; 如上图: A 的为 6 。

叶节点或终端节点:度为 0 的节点称为叶节点; 如上图: B 、 C 、 H 、 I... 等节点为叶节点 。

非终端节点或分支节点:度不为 0 的节点; 如上图: D 、 E 、 F 、 G... 等节点为分支节点 。

双亲节点或父节点:若一个节点含有子节点,则这个节点称为其子节点的父节点; 如上图: A 是 B的父节点 。

孩子节点或子节点:一个节点含有的子树的根节点称为该节点的子节点; 如上图: B 是 A 的孩子节点 。

兄弟节点:具有相同父节点的节点互称为兄弟节点; 如上图: B 、 C 是兄弟节点 。

树的度:一棵树中,最大的节点的度称为树的度; 如上图:树的度为 6 。

节点的层次:从根开始定义起,根为第 1 层,根的子节点为第 2 层,以此类推。

树的高度或深度:树中节点的最大层次; 如上图:树的高度为 4 。

节点的祖先:从根到该节点所经分支上的所有节点;如上图: A 是所有节点的祖先 。

子孙:以某节点为根的子树中任一节点都称为该节点的子孙。如上图:所有节点都是 A 的子孙 。

森林:由 m ( m>0 )棵互不相交的多颗树的集合称为森林。

1.2 树的表示

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,实际中树有很多种表示方式,如:双亲表示法,孩子表示法、孩子兄弟表示法等等。我们这里就简单的了解其中最常用的孩子兄弟表示法

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
};

图形展示:


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1.3树在实际中的运用(表示文件系统的目录树结构)


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2 二叉树概念及结构

2.1 二叉树的概念

一棵二叉树是结点的一个有限集合,该集合或者为空,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。

特点:

1. 每个结点最多有两棵子树,即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,其子树的次序不能颠倒。

2.2 现实中的二叉树

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image.png

2.3数据结构中的二叉树

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2.4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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2.5 二叉树的存储结构

二叉树一般可以使用两种结构存储,一种顺序结构,一种链式结构。

顺序结构是用数组来存储,一般使用数组只适合表示完全二叉树,因为不是完全二叉树会有空间的浪费。而现实中使用中只有堆才会使用数组来存储,二叉树顺序存储在物理上是一个数组,在逻辑上是一颗二叉树。(这篇博客重点讲解二叉树的链式结构,堆会在后面单独出一篇博客讲解)

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2.6 二叉树的链式结构

二叉树的链式存储结构是指,用链表来表示一棵二叉树,即用链来指示元素的逻辑关系。 通常的方法是链表中每个结点由三个域组成,数据域和左右指针域,左右指针分别用来给出该结点左孩 子和右孩子所在的链结点的存储地址 。链式结构又分为二叉链和三叉链,当前我们学习中一般都 是二叉链,后面课程学到高阶数据结构如红黑树等会用到三叉链。

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// 二叉链
struct BinaryTreeNode
{
    struct BinTreeNode* pLeft;   // 指向当前节点左孩子
    struct BinTreeNode* pRight; // 指向当前节点右孩子
    BTDataType _data; // 当前节点值域
}
// 三叉链
struct BinaryTreeNode
{
    struct BinTreeNode* pParent; // 指向当前节点的双亲
    struct BinTreeNode* pLeft;   // 指向当前节点左孩子
    struct BinTreeNode* pRight; // 指向当前节点右孩子
    BTDataType _data; // 当前节点值域
}


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