树与二叉树的概念

目录

[树的概念1 :](#树的概念1 :)

树的特点:

树的概念2:

树的表示形式(了解):

二叉树:

二叉树的概念:

两种特殊的二叉树:

满二叉树:

完全二叉树:

二叉树的性质:


树的概念1 :

要想了解二叉树,首先要知道树的概念。

树是⼀种非线性的数据结构,它是由n(n>=0)个有限结点组成⼀个具有层次关系的集合。把它叫做树是因为它看起来像⼀棵倒挂的树,也就是说它是根朝上,而叶朝下的。

树的例子如图:

树的特点:

1.树有⼀个特殊的结点,称为根结点,根结点没有前驱结点。(比如上图的A结点)。

2.每个结点可以看作一颗子树,每棵子树的根结点有且只有⼀个前驱,可以有0个或多个后继。

注意:树形结构中,子树之间不能有交集,否则就不是树形结构。

看下图:

上图的三棵树都不是严格意义上的树了。

并且,一颗 N 个结点的树有 N - 1 条边。

树的概念2:

**结点的度:⼀个结点含有子树的个数称为该结点的度;**如上图:A的度为6

**树的度:⼀棵树中,所有结点度的最大值称为树的度;**如上图:树的度为6

**叶子结点或终端结点:度为0的结点称为叶结点;**如上图:B、C、H、I...等节点为叶结点

**双亲结点或父结点:若⼀个结点含有子结点,则这个结点称为其子结点的父结点;**如上图:A是B的父结点

**孩子结点或子结点:一个结点含有的子树的根结点称为该结点的子结点;**如上图:B是A的孩子结点

**根结点:⼀棵树中,没有双亲结点的结点;**如上图:A

结点的层次:从根开始定义起,根为第1层,根的子结点为第2层,以此类推

**树的高度或深度:树中结点的最大层次;**如上图:树的高度为4

树的表示形式(了解):

树结构相对线性表就比较复杂了,要存储表示起来就比较麻烦了,这里就简单的了解其中最常用的孩子兄弟表示法。

class Node {
    int val;             // 表示结点存储的数据
    Node firstChild;     // 第一个孩子的引用
    Node NextBrother;    //下一个兄弟的引用
}

图示是这样的:

看结点B,他的第一个孩子结点是结点D,而旁边最近的兄弟结点是结点C。

二叉树:

二叉树的概念:

1.二叉树不存在度大于2的结点。

  1. 二叉树的子树有左右之分,次序不能颠倒。

所以,二叉树有以下五种情况:

两种特殊的二叉树:

满二叉树:

所有非叶子节点均有 两个子节点,且所有叶子节点位于同一层。

高度为 h 的满二叉树,节点总数为 2^h − 1 。

完全二叉树:

除最后一层外,其他层节点全满,且最后一层节点 靠左连续排列

对比:

二叉树的性质:

  1. 若规定根结点的层数为1,则⼀棵非空二叉树的第 i 层上最多有 2^( i - 1 ) 个结点。

  2. 若规定只有根结点的二叉树的深度为1,则深度为K的二叉树的最大结点数是(2^k) - 1 。

  3. 对任何⼀棵二叉树,如果其叶结点个数为n0度为2的非叶结点个数为n2,则有 n0=n2+1

推导:

假设有N个结点,度为0的结点个数是n0,度为1的结点个数是n1,度为2的结点个数是n2。

公式一:

N = n0 + n1 + n2

公式二(结合树的特点,一颗 N 个结点的树有 N - 1 条边。):

N - 1 = n1 + 2*n2

结合两个公式得到:

n0 = n2 + 1

  1. 具有n个结点的完全⼆叉树的深度k为上取整。

比如:

再结合这个公式:

此时n=10,k取3不够,k取4多了,那么,k取4即为答案。

  1. 对于具有n个结点的完全二叉树,如果按照从上至下从左至右的顺序对所有节点从0开始编号,则对于序号为 i 的结点有:

(1)已知序号 i 是孩子结点,求父结点:

若 i > 0 ,他的父结点为 (i-1) / 2 ;

若 i = 0 ,i 为根结点编号,无双亲结点 。

(2)已知父结点序号i,求孩子结点:

若 2i + 1 < n , 左孩子序号为2i + 1; 否则无左孩子。

若 2i + 2 < n , 右孩子序号为2i + 1; 否则无右孩子。

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