数据结构——lesson6二叉树基础

简介: 数据结构——lesson6二叉树基础

💥1.树概念及结构

🎉1.1树的概念

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。

类似于倒立的树:

✨有一个特殊的结点,称为根结点,如上图中的A,根节点没有前驱结点。(根节点在下面介绍)

✨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。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。

🥳1.2与树有关的概念

如图是树形结构:

  1. 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;
  2. 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;
  3. 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;
  4. 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
  5. 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;
  6. 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;
  7. 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;
  8. 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;
  9. 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;
  10. 堂兄弟节点:双亲在同一层的节点互为堂兄弟;如上图:H、I互为兄弟节点;
  11. 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;
  12. 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;
  13. 森林:由m(m>0)棵互不相交的树的集合称为森林;

以上节点的层次不同于数组下标从0开始,它是从1开始便于后续使用,不然不好区分一层节点和没有节点的情况,当然也可以从0开始,数组下标从0开始则是因为*(arr+i)便于计算。

注意:树形结构中,子树之间不能有交集,否则就不是树形结构

树可以理解为包括两个:一是父节点(前驱节点),另一个是子树。

而子树同样又可以分为父节点和子树

直到找到叶子节点

💫1.3 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,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。

我们这里简单介绍一些方法:

(1)直接表示

这里我们需要知道树的度,然后直接定义

struct TreeNode
{
  int data;//保存数据
  struct TreeNode* child1;//保存孩子节点的指针
  struct TreeNode* child2;
  //...
}

如果树的度是7,我们则需要定义7个树的指针

(2)双亲表示法

存放双亲也就是父节点的指针或下标即可

struct TreeNode
{
int data;
struct TreeNode* parent;//或者存放下标int parenti;
}

(3)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
};

🌹1.4 树在实际中的运用(表示文件系统的目录树结构)

💥2.二叉树概念及结构

🎉2.1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

✨ 二叉树不存在度大于2的结点

✨ 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:

二叉树就是树分支要小于等于2即可

🥳2.2现实中的二叉树

💫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。

满二叉树每个节点都分两个支,直到叶子节点出现;

完全二叉树最后一层要有连续分支,且分支也小于等于2,其他层是满二叉树

2.4 二叉树的性质

1.每个节点最多有两个子节点,分别称为左子节点和右子节点。

2.二叉树的左子树和右子树也是二叉树。

3.则一棵非空二叉树的第i层上最多有 2^(i-1)个结点.

4.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 .

5.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:log是以2为底,n+1为对数)

6.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;
  2. i=0,i为根节点编号,无双亲节点

可以按照等比数列来理解,等比数列的公比为2,首项为1

💥3.结语

以上就是学习二叉树的基础知识啦,重点部分已经加粗或颜色标注了大概知道二叉树有关的概念,以及理解二叉树的原理与概念即可,后续将会持续学习二叉树有关的编程知识…完结撒花~🥳🥳🎉💖

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