树与二叉树

简介: 树与二叉树

一、树型结构

1.1 概念(了解)

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。它具有以下的特点:

1.有一个特殊的结点,称为根结点,根结点没有前驱结点

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) 又是一棵与树类似的子树。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

3.树是递归定义的

注意:属性结构中,子树之间不能有交集,否则就不是树形结购

1.2 概念(重要)

节点的度 :一个节点含有字树的个数成为该节点的度;如上图:A的度为6


树的度:一棵树中,所有节点度的最大值成为树的度;如上图:树的度为6


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


双亲节点或父节点:若一个节点含有子节点,则这个节点成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成为该节点的子节点


根节点:一棵树中,没有双亲节点的节点;如上图:A


节点的层次:从根开始定义起,根的子结点为第二层,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


以下概念作为了解


非终端节点或分支节点:度不为0的节点;如上图:D、E、F...等节点的分支节点


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、D是兄弟节点


堂兄弟节点:双亲在同一层的节点互为堂兄弟节点;如上图:H、I互为堂兄弟节点


节点的祖先:从根到该结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结点都称为该结点的子孙。如上图:所有结点都是A的子孙


森林:由m(m>=0)棵互不相交的树组成的集合成为森林

1.3 树的表示形式

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,孩子双亲表示法,孩子兄弟表示法等等。其中最常用的是孩子兄弟表示法。

class Node{
  int value;   //树中存储的数据
  Node firstChild;   //第一个孩子的引用
  Node nextBrother;       //下一个兄弟的引用
}

1.4 树的应用

文件系统管理(目录和文件)

二、二叉树

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.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

从上图可以看出:

1.二叉树不存在度大于2的结点

2.二叉树的子树有左右之分,次序不能颠倒,因此二叉树是有序树

注:对于任意的二叉树都是由一下几种情况复合而成的:

2.2 两种特殊的二叉树

1.满二叉树:一棵二叉树,如果每层的节点数都达到最大值,则这棵二叉树就是满二叉树。也就是说,如果一棵二叉树的层数为n,且结点数是2ⁿ - 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个完全结点的二叉树,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0到n-1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。

2.3 二叉树的性质

1. 若规定根节点的层数为1,则一棵非空二叉树的第n层上多有2ⁿ﹣¹(i>0)个结点

2.若规定只有根节点的二叉树的深度为1,则深度为n的二叉树的最大结点数是2ⁿ-1(k>0)

3.对任何一棵二叉树,如果其叶节点个数为n0,度为2的非叶节点个数为n2,则有n0=n2+1

4.具有n个结点的完全二叉树,如果按照从上至下从左往右的顺序对所有节点从0开始编号,则对于序号为i的节点有:


1.若i>0,双亲序号:(i-1)/2;  若i=0,i为根结点编号,无双亲节点


2.若2i+1<n,左孩子序号:2i+1,否则无左孩子


3.若2i+2<n,右孩子序号:2i+2,否则无右孩子

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