一、树的介绍
树是一种非线性的数据结构,是以分支关系定义的层次结构,比如人类社会中的族谱、及各种机制、组织的关系都可以用树形象的表示。重点学习二叉树的存储和相关操作,还要讨论树、森林、二叉树的转换关系。
二、树的定义和基本术语
树:是n个结点的有限集,当0==n时称为空树,我们不讨论空树。
根结点:树的最顶层的结点,一棵树有且仅有一个。
子树:一棵树除根结点外,剩余的是若干个互不相交的有限集,每一个集合本身又是棵树,称称为根的子树。
结点的度:树的结点包含一个数据元素及若干个指向其子树的分支,结点拥有的子树称为结点的度。
叶子结点:结构的度为0,被称为叶子结点或终端结点。
分支结点:结构的度不为0,被称为分支结点或非终端结点,也被称为内部结点。
树的度:是指树内各结点度的最大值。
密度:指的是一棵树中,所有结点的总数。
孩子、双亲、兄弟、祖先、子孙:结点的子树称为该结点的孩子,而该结点是孩子结点的双亲,拥有共同双亲的结点互为兄弟,从双亲结点往上,直到根结点都称为孩子结点的祖先结点,以某结点为根的子树中的任一结点都被称为该结点的子孙。
层数、深度、高度:从根结点开始定义,根为第一层、根的孩子为第二层依次类推,树中结点的最大层数被称为树的深度或高度,双亲在同一层的结点互为堂兄弟。
有序树和无序树:将树中结点的各子树看成从左到右是有序次,即不能交换(顺序有意义,表达一些含义),则称该树为有序树,否则称为无序树。
森林:若干个棵互不相交的树的集合称为森林,对树中每个结点而言,其子树集合就是森林。
就逻辑结构而言,任何一棵树都是一个二元组 Tree = (root,F),其中root是数据元素,称做树的根结点,F是若干棵子树构成的森林。
三、二叉树的定义和性质
二叉树:
是一种特殊的树型结构,也就是每个结点最多有两棵子树(二叉树中不存在度大于2的结点),并且二叉树的子树有左右之分,顺序不能颠倒。
满二叉树:
若一棵树的层数为k,它总结点数是2^k-1,则这棵树就是满二叉树。
完全二叉树:
若一棵树的层数为k,它前k-1层的总结点数是2^(k-1)-1,第k层的结点按照从左往右的顺序排列,则这棵树就是完全二叉树。
二叉树的性质:
性质1:
在二叉树的第i层上,最多有2^(i-1)个结点。
性质2:
深夜为k的二叉树,最多有2^k-1个节点。
性质3:
对于任何一棵二叉树,如果叶子结点的数量为n0,度为2结点的数量为n2,则n0=n2+1;
性质4:
具有n个结点的完全二叉树的高度为(log2n)+1。
性质5:
有一个n个结点的完全二叉树,结点按照从上到下从左到右的顺序排序为1~n。
1、i > 1时,i/2就是它的双亲结点。
2、i*2是i的左子树,当i*2>n时,则i没有左子树。
3、2*i+1是i的右子树,2*i+1>n时,则i没有右子树。
三、二叉树的遍历
前序遍历:
1、判断二叉树是否为空,若二叉树为空,则不操作。
2、访问根结点
3、前序遍历左子树
4、前序遍历右子树
中序遍历:
1、判断二叉树是否为空,若二叉树为空,则不操作。
2、中序遍历左子树
3、访问根结点
4、中序遍历右子树
后序遍历:
1、判断二叉树是否为空,若二叉树为空,则不操作。
2、后序遍历左子树
3、后序遍历右子树
4、访问根结点
层序遍历:
按照从上到下、从左到右的顺序遍历二叉树,需要与队列结构配合,普通的顺序队列即可,不需要链式队列或循环队列。