树与二叉树--二叉树的存储结构

二叉树一共有两种主流存储方式:顺序存储、链式存储

一、顺序存储结构(数组存储)

  1. 存储规则

按照完全二叉树层序编号,从上到下、从左到右依次存入数组下标。

规定:数组下标从 1 开始

  • 编号 `i` 结点

  • 左孩子:`2i`

  • 右孩子:`2i+1`

  • 父结点:`i/2`

空结点用特殊值(0/∅)占位。

  1. 适用场景

只适合完全二叉树、满二叉树

  • 空间利用率极高,没有浪费

  • 查找父子结点极快,公式直接算

  1. 缺点

普通二叉树(歪树)会大量浪费数组空间

最坏单支树,n 个结点却需要 2ⁿ 空间,极度低效。


二、链式存储结构

  1. 结点结构

每个结点包含三部分:

  1. 数据域 data:存放结点值

  2. 左孩子指针 lchild:指向左子树根

  3. 右孩子指针 rchild**:指向右子树根

Java 结点代码:

java 复制代码
class TreeNode{
    int data;
    TreeNode left;
    TreeNode right;
}
  1. 特点
  • 任意二叉树都适用,不浪费空间

  • 找孩子方便,找父结点麻烦(需要遍历)

  • 根结点指针唯一标识整棵二叉树

  1. 附加:三叉链表

在二叉链表基础上增加父指针 parent

  • 优点:找父结点、找祖先都很快

  • 缺点:多占用存储空间


三、两种存储对比

  1. 顺序存储
  • 优点:查找父子关系方便、随机访问快

  • 缺点:浪费空间、只适合完全二叉树

  • 结构:数组

  1. 二叉链表存储
  • 优点:灵活、任意二叉树通用、无空间浪费

  • 缺点:无法直接找双亲,只能遍历

  • 结构:指针链表


四、结论

  1. n 个结点的二叉链表,空指针域个数 = n + 1

  2. 顺序存储严格依赖完全二叉树编号性质

  3. 二叉树遍历、算法实现,全部默认用二叉链表

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