数据结构基础讲解(八)——树和二叉树专项练习(上)

本文数据结构讲解参考书目:

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数据结构基础讲解(七)------数组和广义表专项练习-CSDN博客

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目录

树的定义

树的基本术语

树的基本操作

二叉树

二叉树的定义

二叉树的基本操作

二叉树的性质

理解满二叉树,完全二叉树,非完全二叉树

二叉树的存储结构

1.顺序存储

2.链式存储


由于这节内容较多,我将分两节来讲解

树的定义

**树(Tree)**是n(n>=0)个结点的有限集,它或为空树(n= 0); 或为非空树,对千非空树T

(1)有且仅有一个称之为根的结点;

(2)除根结点以外的其余结点可分为 m(m>0)个互不相交的有限集 Ti , T2 , ...,几,其中每 一个集合本身又是一棵树,并且称为根的子树(SubTree)。

树的结构定义是一个递归的定义,即在树的定义中又用到树的定义,它道出了树的固有特性

树的基本术语

(1) 结点:树中的一个独立单元。包含一个数据元素及若于指向其子树的分支.

(2)结点的度:结点拥有的子树数称为结点的度。

(3)树的度:树的度是树内各结点度的最大值。

(4) 叶子: 度为 0 的结点称为叶子或终端结点。

(5) 非终端结点:度不为 0 的结点称为非终端结点或分支结点。除根结点之外,非终端结点 也称为内部结点。

(6)双亲和孩子:结点的子树的根称为该结点的孩子,相应地,该结点称为孩子的双亲。

(7) 兄弟:同一个双亲的孩子之间互称兄弟。

(8) 祖先:从根到该结点所经分支上的所有结点。

(9) 子孙:以某结点为根的子树中的任一结点都称为该结点的子孙。

(10) 层次:结点的层次从根开始定义起,根为 第一层,根的孩子为第二层。树中任一结点的 层次等千其双亲结点的层次加 1。

(11)堂兄弟:双亲在同 一层的结点互为堂兄弟

(12)树的深度:树中结点的最大层次称为树的深度或高度。

(13)有序树和无序树:如果将树中结点的各子树看成从左至右是有次序的(即不能互换), 则称该树为有序树,否则称为无序树。在有序树中最左边的子树的根称为第一个孩子,最右边的 称为最后一个孩子

(14)森林:是 m (m>0)棵互不相交的树的集合。对树中每个结点而言,其子树的集合即 为森林。由此,也可以用森林和树相互递归的定义来描述树

树的基本操作

|----------------------------|----------------------------------------------------------|--------------------------------------|
| 基本操作 | 初始条件 | 操作结果 |
| InitTree(&T) | / | 构造空树T |
| DestroyTree (&T) | 树T存在 | 销毁树T |
| CreateTree(&T,definition) | definition 给出树 T 的定义 | 按 definition 构造树 T |
| ClearTree(&T) | 树T存在 | 将树T清为空树 |
| TreeEmpty(T) | 树T存在 | 若 T 为空树,则返回 true, 否则 false |
| TreeDepth(T) | 树T存在 | 返回T的深度 |
| Root(T) | 树T存在 | 返回T的根 |
| Value(T,cur_e) | 树 T 存在, cur_e是 T 中某个结点 | 返回 cur_e 的值 |
| Assign(T,cur_e,value) | 树 T 存在, cur_e是 T 中某个结点 | 结点 cur_e 赋值为 value |
| Parent(T,cur_e); | 树 T 存在, cur_e是 T 中某个结点 | 若 cur_e是 T 的非根结点,则返回它的双亲,否则函数值为 "空 " |
| LeftChild(T,cur_e) | 树 T 存在, cur_e是 T 中某个结点 | 若 cur_e是T 的非叶子结点,则返回它的最左孩子,否则返回 "空 " |
| RightSibling(T,cur_e) | 树 T 存在, cur_e是 T 中某个结点 | 若 cur_e 有右兄弟,则返回它的右兄弟,否则函数值为 "空 " |
| InsertChild(&T,p,i,c) | 树 T 存在, p 指向 T 中某个结点, 1<=i<=p 所指结点的度+ 1, 非空树 c 与 T 不相交 | 插入c为T中 p 指结点的第1棵子树 |
| DeleteChild(&T,p,i) | 树 T 存在, p 指向 T 中某个结点, 1<=i<=p 指结点的度 | 删除T中 p 所指结点的第1棵子树 |
| TraverseTree(T) | 树T存在 | 按某种次序对T的每个结点访问一次 |

二叉树

二叉树的定义

二叉树(Binary Tree)是n(n>0)个结点所构成的集合,它或为空树(n= 0); 或为非空树, 对于非空树T

(1) 有且仅有一个称之为根的结点;

(2)除根结点以外的其余结点分为两个互不相交的子集T1和T2, 分别称为T的左子树和右子 树,且兀和乃本身又都是二叉树。 二叉树与树一样具有递归性质,二叉树与树的区别主要有以下两点:

  1. 二叉树每个结点至多只有两棵子树(即二叉树中不存在度大于2 的结点);
  2. 二叉树的子树有左右之分,其次序不能任意颠倒。 二叉树的递归定义表明二叉树或为空,或是由一个根结点加上两棵分别称为左子树和右子树 的、互不相交的二叉树组成。由千这两棵子树也是二叉树,则由二叉树的定义,它们也可以是空 树

二叉树的基本操作

|------------------------------|--------------------------------------------------------|----------------------------------------------------------------|
| 基本操作 | 初始条件 | 操作结果 |
| InitBiTree(&T) | | 构造空二叉树T |
| DestroyBiTree(&T) | 二叉树T存在 | 销毁二叉树T |
| CreateBiTree(&T,definition) | 二叉树T存在 | 按 definition 构造二叉树 T |
| ClearBiTree(&T) | 二叉树T存在 | 将二叉树T清为空树 |
| BiTreeEmpty(T) | 二叉树T存在 | 若 T 为空二叉树,则返回 true, 否则 false |
| BiTreeDepth (T) | 二叉树T存在 | 返回T的深度 |
| Root(T) | 二叉树T存在 | 返回T的根 |
| Value(T,e) | 二叉树 T存在,e是 T中某个结点 | 返回e的值 |
| Assign(T,&e,value) | 二叉树 T存在,e是 T中某个结点 | 结点 e 赋值为 value |
| Parent(T,e) | 二叉树 T存在,e是 T中某个结点 | 若 e是T的非根结点,则返回它的双亲,否则返回 "空 " |
| LeftChild(T,e) | 二叉树 T存在,e是 T中某个结点 | 返回e的左孩子。若e 无左孩子,则返回 "空 " |
| RightChild(T,e) | 二叉树 T存在,e是 T中某个结点 | 返回 e的右孩子。若 e 无右孩子,则返回 "空 " |
| LeftSibling (T, e) | 二叉树 T存在,e是 T中某个结点 | 返回 e的左兄弟。若 e是T的左孩子或无左兄弟,则返回 "空 " |
| RightSibling(T,e) | 二叉树 T存在,e是 T中某个结点 | 返回 e的右兄弟。若 e是T的右孩子或无右兄弟,则返回 "空 " |
| InsertChild(&T,p,LR,c) | 二叉树 T存在, p 指向 T中某个结点,LR 为 0 或 1, 非空二叉树 c 与 T 不相交且右子树为空 | 根据 LR 为 0 或 1, 插入 c 为 T中p 所指结点的左或右子树。p 所指结点的原有左或右子树则成 为 c的右子树。 |
| DeleteChild (&T, p, LR) | 二叉树T存在,p指向T中某个结点,LR为0或1 | 根据LR为0或1, 删除T中p所指结点的左或右子树 |
| PreOrderTraverse(T} | 二叉树T存在 | 先序遍历T, 对每个结点访问一次 |
| InOrderTraverse(T) | 二叉树T存在 | 中序遍历T, 对每个结点访问一次 |
| PostOrderTraverse(T} | 二叉树T存在 | 后序遍历T, 对每个结点访问一次 |
| LevelOrderTraverse(T) | 二叉树T存在 | 层序遍历T, 对每个结点访问一次 |

二叉树的性质

性质1 : 在二叉树的 第i层上至多有2的(i-1)次方个结点(i>=1)

性质2 :深度为K的 二叉树至多有2的k次方 -1 个结点 (k>=1)

性质3 :对任何一棵二叉树T, 如果其终端结点数为n。度为2的结点数为n2,则n0 = n2+1

理解满二叉树,完全二叉树,非完全二叉树

满二叉树

定义: 所有节点都有两个子节点,除了最后一层节点。最后一层节点要么全都有两个子节点,要么全都没有子节点。
特点: 高度为 h 的满二叉树有 2^h - 1 个节点。
例子: 高度为 3 的满二叉树,有 7 个节点。

完全二叉树

定义: 除了最后一层节点外,其他层节点都具有两个子节点。最后一层节点可以从左到右依次排列,但不必是满的。
特点: 高度为 h 的完全二叉树,节点数量介于 2^(h-1) 和 2^h - 1 之间。
例子: 高度为 3 的完全二叉树,可以有 7 个节点,也可以有 6 个节点。

非完全二叉树

定义: 既不是满二叉树,也不是完全二叉树。
特点: 节点的排列没有规律,可能存在节点只有一个子节点,或者最后一层节点没有按顺序排列。

二叉树的存储结构

1.顺序存储

顺序存储结构使用一组地址连续的存储单元来存储数据元素,为了能够在存储结构中反 映出结点之间的逻辑关系,必须将二叉树中的结点依照一定的规律安排在这组单元中。

对于完全二叉树,只要从根起按层序存储即可,依次自上而下、自左至右存储结点元素,即 将完全二叉树上编号为i 的结点元素存储在如 上定义的一维数组中下标为i-1的分量中。

对于一般二叉树,则应将其每个结点与完全二叉树上的结点 相对照,存储在一维数组的相应分量 中。

cs 复制代码
//-----二叉树的顺序存储表示-----
#define MAXTSIZE 100 
typedef TElemType SqBiTree [MAXTSIZE];
SqBi Tree bt;
2.链式存储

二叉树的结点由一个数据元素和分别指向其左、 右子树的两个分支构成,则表示二叉树的链表 中的结点至少包含 3 个域:数据域和左、 右指针域。

利用这两 种结点结构所得二叉树的存储结构分别称之为二叉链表和三叉链表。

cs 复制代码
//- - - - -二叉树的二叉链表存储表示- ----
typedef struct BiTNode{ 
ll
,
TElemType data; 
struct BiTNode *lchild,*rchild; 
) BiTNode,*BiTree;

------------由于博主还是大三的在读生,时间有限,每天会不定时更新一些学习经验和一些32的项目,如果喜欢就点点关注吧,大佬们!!!!------------

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