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)个有限节点组成的一个具有层次关系的集合。
那么为什么叫 "树" 呢? (节点也可以称结点,建议称结点,和结构体对上)
之所以把它成为 "树",是因为它很像现实生活中的树。只是它是倒过来的,根朝上叶子朝下。
① 树有一个特殊的结点,成为根结点,根节点不存在前驱结点。
② 除根结点外,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) 又是一颗结构于树类似的字数。
每颗子树的结点有且只有一个前驱,可以有0个或多个后继。
③ 因此,树是递归定义的。因为任何树都会被分成根和子树。
1.2树的相关概念
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;
( 有些书上规定根节点的层数为0,这样空树就是-1了,所以若没有特殊说明默认规定根节点的层数为 1)
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;(数据结构中的学习并查集本质就是
一个森林)
注意:树型结构中,子树之间不能有交集,否则就不是树形结构。
1.3树的表示
以前学单链表时只有一个指针,双链表两个指针,但是树有多少个指针是不确定的,
因为树没有规定一个节点最多有多少个孩子。那该如何定义结构呢?
法一:假设说明了树的度为N,才能勉强用
struct TreeNode { int data; struct TreeNode* sub[N]; // 指针数组 };
问题点:
① 可能会存在不少的空间浪费。
② 万一没有限定树的度为多少呢?
法二:vector顺序表(C++中这里可以用 vector,但是C里没有)
// 假设我们定义了一个顺序表 typedef int STLDataType; //顺序表的数据类型 typedef struct TreeNode* SLDataType; // 顺序表中存节点的指针 struct TreeNode //SeqList { STLDataType data; SeqList s; // s为SLDataType* array; };
即使你没有告诉我度是多少,我有多少个孩子我就存多少个孩子,所以这里不需要关心度的问题。
但是这里 s 的结构相对复杂,s 里面有一个类型为SLDataType* 的数组,
这个数组已经是二级指针了,SLDataType 展开后又是一个 struct TreeNode* 。
法三:双亲表示法
struct TreeNode { int parenti; int data; };
[ A -1] [ B0 ] [ C0 ] [ D0 ] ...... [ H 3 ]
每一个元素中存的是结构体 struct TreeNode arr[10]
每个元素内只存自己的值和父亲的下标
(A没有父亲是-1,B的父亲下标是0…… H的父亲是D下标为3),可以通过一个值找到自己父亲。
上列的方式各有优缺点,那么有没有最优的方法?
当然有,它就是:左孩子右兄弟表示法
typedef int DataType; struct Node { struct Node* leftChind1; // 永远指向第一个孩子 struct Node* rightBrother; // 指向孩子右边的兄弟 DataType _data; };
解读:无论你有多少个孩子,它都只存两个指针。一个指针永远指向第一个孩子,
另一个指针指向孩子右边的兄弟(亲兄弟)。这个树的度无论为多少,也不需要用顺序表存,
但是你任何一个节点有多少个孩子都能给你表示出来,通过第一个孩子把所有孩子都找出来
不复杂也没有浪费,只用两个指针就把链接关系都表示出来了,这就是巨佬的智慧。
1.4树在实际中的运用
文件系统的目录树结构、网络拓扑,最短路径问题,搜索引擎、思维导图等
2.二叉树概念及结构
2.1二叉树的概念
定义:二叉树既然叫二叉树,顾名思义即度最大为2的树称为二叉树。
它的度可以为 1 也可以为 0,但是度最大为 2 。
一颗二叉树是节点的一个有限集合,该集合:
① 由一个根节点加上两颗被称为左子树和右子树的二叉树组成
② 或者为空
观察上图我们可以得出如下结论:
① 二叉树不存在度大于 2 的节点,换言之二叉树最多也只能有两个孩子。
② 二叉树的子树有左右之分,分别为左孩子和右孩子。次序不可颠倒,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:
2.2 满二叉树
定义:一个二叉树,如果每一层的节点数都达到了最大值(均为2),
则这个二叉树就可以被称作为 "满二叉树" 。
换言之,如果一个二叉树的层数为h ,且节点总数是 2^h-1,则他就是一个满二叉树。
层数为N的计算公式:
数据结构与算法⑩(第四章_上)树和二叉树和堆的概念及结构(下):https://developer.aliyun.com/article/1513413