树结构基本概念以及二叉树

树结构的相关概念


节点:每一个数据元素;
父节点:如图所示A是一个父节点;
子节点:如图所示BCD都是A的子节点;
兄弟节点:拥有同一个父节点的节点;
根节点:树结构中没有父节点的节点;
叶子结点:没有子节点的节点;
空树:集合本身为空的树结构,空树中没有节点;
子树:如图所示,单独看BEFKL组成的部分也是一棵树,这棵树为子树,单个节点也是一颗子树;


树结构示意.png

节点的度:一个节点拥有的子树数目为节点的度,一棵树的节点是树内各节点的度的最大值;
节点的层次:从一棵树的树根开始,树根所在层为第一层,根的孩子结点所在的层为第二层,依次类推。一棵树的深度(高度)是树中结点所在的最大的层次。图 1(A)树的深度为 4。

二叉树


本身是有序树且树中包含的各个节点的度只能是0,1,2

二叉树的性质

1.二叉树中第i层最多有2^i-1个节点
2.二叉树中叶子节点数为n_0,则度为2的节点数n_2,则n_0 = n_2 +1

推导:性质 3 的计算方法为:对于一个二叉树来说,除了度为 0 的叶子结点和度为 2 的结点,剩下的就是度为 1 的结点(设为 n1),那么总结点 n=n0+n1+n2。同时,对于每一个结点来说都是由其父结点分支表示的,假设树中分枝数为 B,那么总结点数 n=B+1。而分枝数是可以通过 n1 和 n2 表示的,即 B=n1+2n2。所以,n 用另外一种方式表示为 n=n1+2n2+1。两种方式得到的 n 值组成一个方程组,就可以得出 n0=n2+1。

二叉树分类

满二叉树:除了叶子节点,每个节点的度都为2的二叉树。具有n个节点的满二叉树的深度为log_2(n+1)

满二叉树.png

完全二叉树:如果二叉树中除去最后一层节点为满二叉树,且最后一层的结点依次从左到右分布,则此二叉树被称为完全二叉树。
a) 完全二叉树 b)非完全二叉树.png

完全二叉树除了具有普通二叉树的性质,它自身也具有一些独特的性质,比如说,n 个结点的完全二叉树的深度为 ⌊log2n⌋+1。
对于任意一个完全二叉树来说,如果将含有的结点按照层次从左到右依次标号(如图 3a)),对于任意一个结点 i ,完全二叉树还有以下几个结论成立:
当 i>1 时,父亲结点为结点 [i/2] 。(i=1 时,表示的是根结点,无父亲结点)
如果 2i>n(总结点的个数) ,则结点 i 肯定没有左孩子(为叶子结点);否则其左孩子是结点 2i 。
如果 2i+1>n ,则结点 i 肯定没有右孩子;否则右孩子是结点 2i+1

二叉树的顺序储存结构

二叉树的顺序存储,指的是使用数组存储二叉树。需要注意的是,顺序存储只适用于完全二叉树。因此,如果我们想顺序存储普通二叉树,需要提前将普通二叉树转化为完全二叉树。

完全二叉树的顺序存储,仅需从根节点开始,按照层次依次将树中节点存储到数组即可。

从顺序表中还原完全二叉树也很简单。我们知道,完全二叉树具有这样的性质,将树中节点按照层次并从左到右依次标号(1,2,3,...),若节点 i 有左右孩子,则其左孩子节点为 2i,右孩子节点为 2i+1。

http://data.biancheng.net/view/194.html

二叉树的链式储存结构

采用链式存储二叉树时,其节点结构由 3 部分构成(如图 3 所示):
指向左孩子节点的指针(Lchild);
节点存储的数据(data);
指向右孩子节点的指针(Rchild);


二叉树节点结构.png
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