6.树的多种分类

1.属性

  • 树是由n(n>=1)个有限节点组成一个具有层次关系的集合,形状像树。
  • 节点属性:
    1. 度 这个节点所包含的子树个数。
    2. 关系 这个节点与父节点、子节点、兄弟节点、堂兄弟节点关系。祖先和子孙的关系。
    3. 层次 根为第1层,根的子节点为第2层,依次类推。
名词 含义
叶节点 度为0
分支节点 度不为0
兄弟关系 同一个父节点
堂兄弟关系 双亲同一层
祖先 从该节点到根节点所有分支节点
子孙 以某节点为根的子树中,任意节点都是根节点的子孙
  • 树的属性
    1. 度 一棵树中,最大的节点的度称为树的度;
    2. 层次 树中节点的最大层次;
    3. n(n>0)个不相交的树的集合为森林!

2.树的分类

2.1 无序树

  • 一个父节点下的子节点没有顺序关系,称为无序树,也是自由树。


    无序树

2.1 有序树

  • 一个父节点下的子节点有严格的顺序关系,称为有序树。

2.1.1 二叉树

  • 二叉树属于有序树,并且每个节点最多含有两个子节点。通常子树被称作“左子树”(left subtree)和“右子树”(right subtree)。
    二叉树第i层至多有2^(i-1)个节点,深度为h时,最多有
    下图中有一个节点拥有三个子节点,所以不是二叉树。
    非二叉树
  • 满二叉树
    二叉树的最下面一层元素全部满就是满二叉树。


    满二叉树
  • 完全二叉树
    二叉树的n-1层全满,n层元素全部连续集中在最左边。


    完全二叉树
  • 二叉查找树(二叉排序\搜索树)
    特点:

    1. 没有相同键值的节点。
    2. 若左子树不空,那么其所有子孙都比根节点小。
    3. 若右子树不空,那么其所有子孙都比根节点大。
    4. 左右子树也分别为二叉排序树。

    如图:


    二叉查找树
  • 平衡二叉树
    平衡二叉树是一种结构平衡的二叉查找树,左右子树的高度之差的绝对值最大为1。

    1. AVL树
      最早被发明的平衡二叉树。


      非平衡二叉树,绝对值之差大于1

      平衡二叉树,绝对值之差为1
    2. 红黑树
      一种被赋予颜色含义的平衡二叉树。

    3. 每个节点的颜色为红色黑色

    4. 根节点为黑色。

    5. 每个叶子节点都有两个空的黑色节点。如果一个节点只有左孩子,那么它的右孩子填充一个空的黑色节点。相对,如果一个节点只有右孩子,那么它的左孩子填充一个空的黑色节点。

    6. 如果一个节点是红色的,那么它的两个孩子节点都是黑色的。

    7. 对于每个节点,到子孙叶节点的所有路径上包含相同数目的黑色节点。

      错误的红黑树,不满足第5个条件

      正确的红黑树

    8. 树堆
      树堆一个节点拥有两个参数,一为本身的值key,一为优先级priority。key满足二叉查找树规则,priority满足堆的规则——孩子节点大于该节点。


      树堆

2.1.2 哈夫曼树

  • 哈夫曼树是一种针对权值的二叉树。一般为了减少计算机运算速度,将权重大的放在最前面。
  • 构造
    1. 首先将元素排序。
    2. 取前两个元素构成树,其和作为根节点放入元素中。
    3. 只剩下两个元素,用根节点连接构成哈夫曼树。

例子:
给定数组 6、3、7、23、8,求其哈夫曼树。
排序:



结合最前的两个元素成为一棵树。



将第一排元素进行排序

结合最前的两个元素成为一棵树。

将第一排元素进行排序



结合最前的两个元素成为一棵树。

只有两个元素了,使用根节点将它们连接起来,构成哈夫曼树。

3.问题

  • 树的深度和层次到底有什么区别呢?求解答。
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