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树和二叉树(概念及其结构)

树和二叉树(概念及其结构)

1.树概念及结构(了解)‘

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颗倒挂的树,也就是说它是根朝上,而叶朝下的。

*有一个特殊的节点叫做根节点,根节点没有前驱节点

*除根节点外,其余节点被分成不相交的集合,其中每一个集合称为子树。每颗子树的根节点都有一颗前驱,可以有0个或多个后继

*因此,树是递归定义的。

如图:根没有前驱,根的后继为子节点,字节的左右相邻在一个深度的为兄弟节点,子节点a的后继为这个子节点a的子节点b(孩子),此时子节点a称为子节点b的根

 

 

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的度为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,K,L…等(也可理解为没有子节点(孩子)的节点)

非终端节点或分支节点:度不为0的节点;如上图D,E,F…等节点为分支节点

双亲节点或父亲节点:若一个节点含有子节点,则这个节点为其子节点的双亲节点;如上图A为B的双亲节点。

孩子节点或子节点:一个节点含有的子树的根节点(即双亲节点)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:祖先的所有子节点及其子节点的子节点等都为子孙。

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。

 

双亲表示法:

 二叉树的概念及结构

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。

二叉树的特点:

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。

 2.3数据结构中的二叉树

 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。(除最后一层外,所有的节点都连着两个子节点)

满二叉树也是特殊的完全二叉树

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。(出最后一层外所有节点都连着两个子节点,且最后一层的节点是连续的(如图中最后一层有三个连续的)),完全二叉树最后一层最少含有一个节点。

 

 

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。

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i层上最多有2^(i-1) 个结点.

(第一层为祖宗节点,最多只有一个节点为2(^1-1)=0个节点,最多第二层2^(2-1)=2个节点一次类推)

2. 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.

(每层最多可有节点个数的计算)

3. 对任何一棵二叉树, 如果度为0其叶结点个数为 n0, 度为2的分支结点个数为 n2,则有n0=n2 +1

(当作规律记住,如上图完全二叉树:n0=5,n2=4)

4. 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=Log(N+1)

假设一个满二叉树的高度为h

总节点的个数:

2^0+2^1+2^2+2^3+…+2^(h-1)=N

Sn=(2^h) -1=N

h=log 2 (N+1)

相关的选择题:

 讲解:

1:n2=199,n0=n2+1=200

2:假设度为0的x0     x1+x2+x0=2n

     假设度为1的x1     x2+1=x0

    假设度为2的x2      所以2x0+x1-1=2n

   又因为为完全二叉树,这里x1可能为1,可能为0,当为1时恰好x0=n,(因为节点都为整数)

3.假设这颗树的高度为h,假设最后一层缺少了x个节点

有题目(完全二叉树,最后一层不满)可以推出 (2^h)-1-x=531

由完全二叉树推出 x的取值范围[0,2^(h-1)-1]

再利用题目的选项代入:2^11=2048(数值过大不对)

                                        2^10=1024(531在范围内符合)