在《大话数据结构》一中有这样一段话“无论多高大的树,那也是从小到大的,由根到叶,一点点成长起来的,俗话说十年树木,百年树人,可一棵大树又何止十年这样容易”。所以了解二叉树的算法,必先了解树的基本概念。
1.树的基本概念
① 节点、根节点、父节点、子节点、兄弟节点
② 一棵树可以没有任何节点,成为空树
③ 一棵树可以只有1个节点,也就是只有根节点
④ 子树、左子树、右子树
⑤ 节点的度
(degree):子树的个数
⑥ 树的度
:所有节点度中的最大值
⑦ 叶子节点(leaf): 度为0的节点
⑧ 非叶子节点:度不为0的节点
2.树的深度
① 层数(level):根节点在第1层,根节点的子节点在第2层。
② 节点的深度(depth): 从根节点到当前节点的唯一路径上的及节点总数。
③ 节点的高度(height):从当前节点到最远叶子节点的路径上的节点总数。
④ 树的深度:所有节点深度中的最大值。
⑤ 树的高度:左右节点高中中的最大值
⑥ 树的深度等于树的高度。
3.二叉树(Binary Tree)
二叉树的特点
1.每个节点的度最大为2(最多拥有2棵子树)
2.左子树和右子树是有顺序的
3.即使某节点只有一颗子树,也要区分左右子树。
二叉树具有五种基本形态:
1.空二叉树。
2.只有一个根节点
3.根节点只有左子树
4.根节点只有右子树
5.根节点既有左子树又有右子树。
所以,二叉树是有序树
3-1.二叉搜索(Binary Search Tree)
二叉搜索树是二叉树的一种,是应用非常广泛的一种二叉树,又被成为:儿茶查找树,二叉排序树。
二叉搜索树的特点:
1.任意一个节点的值都大于其左子树所有节点的值。
2.任意一个节点的值都小于其右子树所有节点的值。
3.它的左右子树也是一棵二叉搜索树。
二叉搜索树的作用:
二叉搜索书可以大大提高搜索数据的效率
二叉搜索存储的元素必须具备可比较性
(1). 比如Int、double等
(2). 如果是自定义类型,需要制定比较方式
(3). 不允许为null
3-2.真二叉树(Proper Binary Tree)
真二叉树:所有节点的度要么为0,要么为2。
3-3. 满二叉树(Full Binary Tree)
满二叉树:最后一层节点的度都为0,其他节点的度都为2.
在同样高度的二叉树中,满二叉树的叶子节点数量最多,总结点数量最多。
满二叉树一定是真二叉树,真二叉树树不一定是满二叉树。
3-4.完全叉树(Complete Binary Tree)
对完全二叉树:对节点从上至下、左至右开始编号,其所有编号都能与相同高度的满二叉树种的编号对应。
叶子节点指挥出现在最后2层,最后1层的叶子节点都靠左对齐。
完全二叉树从根节点至倒数第2层是一颗满二叉树。
满二叉树一定是完全二叉树,完全二叉树不一定是满二叉树
4.二叉树的遍历
二叉树的产检遍历有4中方法:
● 前序遍历(Preorder Traversal)
● 中序遍历(Inorder Traversal)
● 后序遍历(Postorder Traversal)
● 层序遍历(Level Order Traversal)
4-1.前序遍历(Preorder Traversal)
访问顺序
根节点
、前序遍历左子树
、前序遍历右子树
7, 4 ,2 , 1, 3 , 5 , 9, 8 , 11 , 10 ,12
前序遍历核心代码:(递归思想)
/**
* 前序遍历
*/
public void preorderTraversal() {
preorderTraversal(root);
}
private void preorderTraversal(Node<E> node) {
if (node == null) return;
System.out.println(node.element);
preorderTraversal(node.left);
preorderTraversal(node.right);
}
4-2 中序遍历(Inorder Traversal)
访问顺序
中序遍历左子树
、根节点
,中序遍历右子树
1, 2 ,3 , 4, 5 , 7 , 8, 9 , 10 , 11 ,12
中序遍历核心代码:(递归思想)
/**
* 中序遍历
*/
public void inorderTraversal() {
inorderTraversal(root);
}
private void inorderTraversal(Node<E> node) {
if (node == null) return;
inorderTraversal(node.left);
System.out.println(node.element);
inorderTraversal(node.right);
}
4-3 后序遍历(Postorder Traversal)
访问顺序
后序遍历左子树
、后序遍历右子树
、根节点
1, 3 ,2 , 5, 4 , 8 , 10 , 12 ,11, 9 , 7
后序遍历核心代码:(递归思想)
/**
* 后序遍历
*/
public void postorderTraversal() {
postorderTraversal(root);
}
private void postorderTraversal(Node<E> node) {
if (node == null) return;
postorderTraversal(node.left);
postorderTraversal(node.right);
System.out.println(node.element);
}
4-4 层序遍历(Level Order Traversal)
访问顺序
从上到下
,从左到右
依次访问每一个节点
7, 4 ,9 , 2, 5 , 8, 11 , 1 , 3 ,10 , 12
层序遍历核心代码:(队列思想)
◼ 实现思路
- 将根节点入队
- 循环执行以下操作,直到队列为空
◼将队头节点 A 出队,进行访问
◼将 A 的左子节点入队
◼将 A 的右子节点入队
/**
* 层序遍历
*/
public void levelOrderTraversal() {
if (root == null) return;
// 创建队列
Queue<Node<E>> queue = new LinkedList<>();
// 将根节点入队
queue.offer(root);
while (!queue.isEmpty()) {
// 头节点出队
Node<E> node = queue.poll();
if (node.left != null) {
//左节点入队
queue.offer(node.left);
}
if (node.right != null) {
//右节点入队
queue.offer(node.right);
}
}
}
以上是关于二叉树基本概念的学习,记录一下,方便自己日后查阅。
其它相关:
二叉搜索树(Binary Search Tree).
AVL树(艾薇儿树).