[数据结构与算法-iOS 实现] 二叉树附demo,前序遍历、后序遍历、层序遍历、删除一个二叉树的节点,前驱后继节点等概念啊和原理

二叉树附demo,前序遍历、后序遍历、层序遍历、删除一个二叉树的节点,前驱后继节点等概念啊和原理

demo

基本概念

  1. 没有任何节点的树叫做空树
  2. 节点的度:子树的个数称为度
  3. 树的度:所有节点度中最大的值,即为树的度
  4. 叶子节点:度为0的节点
  5. 节点深度:从根节点到当前节点的唯一路径上的节点总数
  6. 节点的高度:从当前节点到最远叶子节点的路径上的节点总数
  7. 树的深度:所有节点深度中的最大值
  8. 树的高度:所有节点高度的最大值。
  9. 树的深度等于树的高度
  10. 有序树:树中任意节点的子节点之间有顺序关系

二叉树(Binary Tree)

  1. 每个节点的度最大为2
  2. 左子树和右子树是有顺序的
  3. 及时某节点只有一颗子树,也要区分左右子树
  4. 二叉树是有序树
  5. 非空二叉树的第i层,最多有2^(i-1)个节点(i>=1)
  6. 高度为h的二叉树,最多有(2^h)-1个节点(h>=1)
  7. 对于一个非空二叉树,如果叶子节点个数为n0,度为2的节点个数为n2,则 n0=n2+1;

真二叉树

  1. 所有节点的度要么为0要么为2

满二叉树

  1. 所有节点的度,要么为0,要么为2,切所有叶子节点都在最后一层。
  2. 在同样高度的二叉树中,满二叉树的叶子节点数量最多,总节点数量最多
  3. 满二叉树一定是真二叉树,真二叉树不一定是满二叉树
  4. 如果二叉树的高度为 h,那么第i层的节点数量为 2^i-1 个节点
  5. 如果二叉树的高度为 h,叶子节点数量为 2^(h - 1) 个。
  6. 高度为h的满二叉树,有(2^h)-1个节点(h>=1)

完全二叉树

  1. 叶子节点只会出现在最后两层,切最后一层的叶子节点都靠左对齐
  2. 完全二叉树从根节点到倒数第二层为满二叉树
  3. 度为1的节点只有左子树
  4. 度为1的节点,要么是一个,要么是0个
  5. 同样节点的二叉树,完全二叉树的高度是最小的
  6. 假设完全二叉树的高度为h,那么他至少有2(h-1)个节点,最多有2(h)-1
  7. 总结点数量为n,那么 2^(h-1)<= n < 2^h
  8. 一颗有n个节点的完全二叉树,从上到下,从左到右对节点从1开始进行编号,对任意节点,如果i=1,那么他是根节点,如果i>1,他的父节点为floor(i/2),向下取整。
  9. 如果2i<=n,他的左节点编号为2i,如果2i>n,他没有左子节点
  10. 如果2i+1<=n,他的右节点编号为2i+1,如果2i+1>n,他没有右节点
  11. 假设总结点数为n,那么叶子节点,n0=(n+1)/2,向下取整,n0=(n+1)>>1

二叉搜索树

  1. 任意一个节点的值都大于其左子树所有的值
  2. 任意一个节点的值,都小于他右子树所有的值
  3. 没有索引的概念

二叉树遍历

前序遍历

根节点,前序遍历左子树,前序遍历右子树,根左右,根节点在前面

中序遍历

先中序遍历左子树,根节点,然后中序遍历右子树。左根右,顺序从小到大排列,因为先访问左,在访问根,在访问右,根节点在中间

如果右根左,那么就是降序。

后序遍历

先后续遍历左子树,然后右子树,最后根节点,左右根,根节点在后面

层序遍历

从上到下,从左到右遍历

重构还原二叉树

  1. 前序遍历结果 + 中序
  2. 后序 + 中序

以上组合能够还原一颗二叉树

  1. 如果只给前序+后序,如果他是一颗真二叉树,那么结果唯一,否则不唯一

因为比如我们的二叉树没有右子树,或者没有左子树,那么我们前序遍历的顺序为 根 左右,那么除了根节点后面要么是左子树,要么是右子树,后序遍历为,左右根,最后一个为根节点,前面是左右所以前面的左右或者后面的左右,只剩下一棵树,要么左要么右,我们是没办法确定是左子树还是右子树,因为左右混在一下,一旦有一个为空,就没法判断了。

因为限定了真二叉树的这个条件,真二叉树,要么度为0,要么度为2,所以,一个节点的左右节点,要么同时存在,要么同时不存在。

根 左 右

左 右 根

从前序遍历,我们可以确定左子树的根节点,然后拿到这个根节点,去后续遍历里面,就可以找到左子树的根节点,从而就知道右子树从哪里开始,只要能将左右划分出来,知道哪些是左子树,哪些是右子树,就可以了。

前驱结点

前驱结点:中序遍历时候的前一个节点。

二叉搜索树,前驱结点,是他的左子树的最大的那个节点,也就是一定在最右边,一直往右找,如果不是二叉搜索树,那也使用,因为他的前驱结点,是中序遍历的前一个节点,中序遍历的左根右,也是最后遍历右节点,所以,如果这个节点的左子树存在,那么就找这个左子树沿着右子树找到最后一个就行了。

pre = node.left.right.right.right.right... 一直到 null

如果node的left为空,那么他的额前驱结点为,一直往上找父节点,直到当前节点为父节点的右子树,就停止。那么这个父节点就为前驱结点,循环往上找,知道当前node为node.parent的right就停止,那么这个node就为我们要找的,如果一直晚上找,突然发现父节点为空了,那么这个节点就没有前驱结点。

如果这个节点没有左子树也没有父节点,那么这个节点没有前驱结点

后继节点

后继节点刚好和上面的前驱结点相反,将前驱结点的左改为右,右改为左就行

删除二叉树的节点

  1. 如果度为0,直接删除
  2. 如果度为1,如果 node 的 left 存在,那么 node.parent.left = node.left,node.left.parent = node.parent。如果 node 的right存在,node.parent.right = node.right,no.right.parent = node.parent.
  3. 如果度为2,先用前驱或者后继节点覆盖原来节点的值,然后删除相应的前驱或者后继节点,因为如果度为2,删除这个节点,就相当于删除了中间的节点,相当于删除了中间值,因为左边的值比这个值小,右边的值比这个值大,所以如果想找个值替代,要么是前驱结点,左子树最大的那个值,或者是后继节点,右子树最小的那个值,这样放到中间就可以了。并且我们的前驱或者后继节点,他的度只能为1或者0,比如前驱结点,他的度不可能为2,因为是一直向右查找,如果度为2,那么必定还能继续查找,所以他的度只能为1只有左子树或者只能为0,如果是后继节点也一个道理,只不过相反。
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