二叉树-完全二叉树

\color{#ea4335}{真二叉树} 所有结点度为0或2
\color{#ea4335}{满二叉树}满二叉树 所有结点度为0或2 且叶子节点都在最后一层
\color{#ea4335}{完全二叉树} 叶子结点只会出现在最后两层,且最后一层叶子结点靠左对齐

真二叉树性质

1.度为1的结点只有左子树
2.度为1的结点要么只有1个,要么有0个结点
3.同样结点数量的二叉树,完全二叉树的高度最小

假设完全二叉树的高度为h(h≥1),那么\color{#ea4335}{至少}有2h-1个结点(最后一层至少有一个),\color{#ea4335}{最多}有2h-1个结点(满二叉树)。

如果高度h,总的结点树为n

2h-1 ≤ n < 2h ===推出===》 h - 1 ≤ log_2{n} < h ===》h = floor( log_2{n}) + 1
\color{#ea4335}{(floor 向下取整数)}

一棵树有n(n>0)个结点的完全二叉树,从上到下,从左到右从1开始进行编号,对于任意第i个结点

image.png

1.如果i = 1,它是根结点
2.如果i > 1, 它的父结点编号为floor(i / 2) , \color{#ea4335}{(i / 2 向下取整)}
3.如果 2i < n ,它的左子结点编号为2i
4.如果2i > n, 它没有左子结点
5.如果2i + 1 ≤ n, 它的右子结点编号为2i + 1

思考

一个完全二叉树有768个结点,求叶子结点树个数。

假设:叶子结点树为n0,度为1的节点数为n1, 度为2的结点树为n2

二叉树的边数 = n1 + 2 * n2(度为1有一条边,度为2有两条边) = n - 1(跟结点顶部没有边要减去) = n0 + n1 + n2 - 1 (叶子结点数 + 度为1的结点数 + 度为2的结点数 - 1)
即 n1 + 2 *n2 = n0 + n1 +n2 -1   推出 n0 = n2 + 1 即 叶子结点数等于度为2的结点数 + 1

总结点树 n = n0 + n1 + n2,且n0 = n2 + 1 ,推出 n = 2n0 + n1 - 1
由于完全二叉树n1 要么为0,要么为1

当n1= 1时, n = 2n0,n 必为偶数
此时,叶子结点数n0 = n / 2,非叶子结点数 n1 + n2 = n / 2
当n = 0时,n = 2n0 - 1, n 必为奇数
此时叶子结点数 n0 = (n + 1) / 2

在计算机语言中,除法一般默认为向下取整
所以 n0 = floor((n + 1) / 2)
结果为 (768 + 1) / 2 = 384.5 = 384个叶子结点

n = 1, n0 = 1
n = 2, n0 = 1
n = 3 , n0 = 2
n = 4, n0 = 2
.......
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