三、树(Tree)

整理自浙江大学数据结构MOOC

1. 树的定义

树:n(n≥0)个结点构成的有限集合。
n=0,称为空树
对于任意一颗非空树(n>0),具有以下性质:

  • 树中有一个称为跟(Root)的特殊节点,用r表示
  • 其余节点可分为m(m>0)个互不相交的有限集T1,T2,···,Tm, 其中每个集合本身优势一棵树,称为原来树的子树(SubTree)

2. 树的一些基本术语

  1. 节点的度(Degree):节点的子树个数
  2. 树的度:树的所有节点中最大的度数
  3. 叶节点(Leaf):度为0的节点
  4. 父节点(Parent):有子树的节点是其子树的根节点的父节点
  5. 子节点(Child):若A节点是B节点的父节点,则称B节点是A节点的子节点
  6. 兄弟节点(Sibling):具有同一父节点的各个节点彼此是兄弟结点
  7. 路径和路径长度:从节点n1到nk的路径为一个节点序列n1,n2,···,nk,ni是ni+1的父节点。路径所包含边的个数为路径的长度
  8. 祖先节点(Ancestor):沿树根到某一节点路径上的所有节点都是这个节点的祖先节点。
  9. 子孙节点(Descendant):某一节点的子树中的所有节点是这个节点的子孙节点
  10. 节点的层次(Level):规定根节点在1层,其他任一节点的层数是其父节点的层数+1
  11. 树的深度(Depth):树中所有节点中最大层次。

3. 树的表示法

  • 儿子-兄弟表示法
    采用链表实现,每个节点有两个指针,第一个指针指向第一个子节点,第二个指针指向下一个子节点


    儿子-兄弟表示法

    将该图形旋转四十五度,可形成二叉树


    二叉树链表

4. 二叉树的基本概念

  • 二叉树T是一个有穷的节点集合。这个集合可以为空,若不为空,则它由根节点和称为其左子树TL和右子树TR的两个不相交的二叉树组成。
  • 二叉树的五种基本形态


    image.png
  • 二叉树的子树有左右顺序之分
  • 特殊二叉树
    • 斜二叉树:每个节点均只有左子树或均只有右子树
    • 完美二叉树(Perfect Binary Tree)或满二叉树(Full Binary Tree):除最后一层无任何子节点外,每一层上的所有结点都有两个子结点的二叉树。


      完美二叉树
    • 完全二叉树(Complete Binary Tree):满二叉树缺失倒数k项


      完全二叉树
  • 二叉树的几个重要性质
    • 一个二叉树第i层的最大节点数为:2i-1 , i ≥1
    • 深度为k的二叉树有最大节点总数为:2k-1 ,k≥1
    • 对任何非空二叉树T,若n0表示叶节点的个数、n2是度为2的非叶节点的个数,那么两者关系满足:n0=n2+1
      (可以用一个等式推导该结论,等式两边均为二叉树的边数,左边用所有节点-1表示,即除了跟节点,每个节点头上都有一个边;右边用不同节点对边数的贡献表示,即n0贡献为0,n1贡献为1,n2贡献为2)
      n0+n0+n0-1=0n0+1n1+2*n2

5. 二叉树的存储结构

  1. 顺序存储结构


    image.png

    image.png
  2. 链表存储


    image.png

6. 二叉树的遍历

个人见解:1. 理解递归的顺序很重要!!! 2. 先中后说的是根的位置

1. 先序遍历(根左右)
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2. 中序遍历(左根右)
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3. 后序遍历(左右根)
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技巧

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7. 层序遍历

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