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【C语言】数据结构-二叉树

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引入

我们之前已经学过线性数据结构,今天我们将介绍非线性数据结构----

树是一种非线性的数据结构,它是由nn>=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

望文生义,这个数据结构肯定与现实中的树, 有着一定的联系,如图:

 数据结构中的树它看起来像树枝,也想树的根部

树的概念

· 有一个特殊的结点,称为根结点,根节点没有前驱结点
· 除根节点外,其余结点被分成M(M>0)个互不相交的集合T1T2……Tm,其中每一个集合Ti(1<= i <= m)又是一棵结构与树类似的子树。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
因此,树是递归定义的。
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
如图:

树的相关概念

节点的度:一个节点含有的子树的个数称为该节点的度;如上图:A的为6
叶节点或终端节点:度为0的节点称为叶节点;如上图:BCHI...等节点为叶节点
非终端节点或分支节点:度不为0的节点;如上图:DEFG...等节点为分支节点
双亲节点或父节点:若一个节点含有子节点,则这个节点称为其子节点的父节点;如上图:AB的父节点
孩子节点或子节点:一个节点含有的子树的根节点称为该节点的子节点;如上图:BA的孩子节点
兄弟节点:具有相同父节点的节点互称为兄弟节点;如上图:BC是兄弟节点
树的度:一棵树中,最大的节点的度称为树的度;如上图:树的度为6
节点的层次:从根开始定义起,根为第1层,根的子节点为第2层,以此类推;
树的高度或深度:树中节点的最大层次;如上图:树的高度为4
堂兄弟节点:双亲在同一层的节点互为堂兄弟;如上图:HI互为兄弟节点
节点的祖先:从根到该节点所经分支上的所有节点;如上图:A是所有节点的祖先
子孙:以某节点为根的子树中任一节点都称为该节点的子孙。如上图:所有节点都是A的子孙
森林:由mm>0)棵互不相交的树的集合称为森林;

树的表示

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,既然保存值域,也要保存结点和结点之间的关系,实际中树有很多种表示方式如:双亲表示法,孩子表示法、孩子双亲表示法以及孩子兄弟表示法等。我们这里就简单的了解其中最常用的孩子兄弟表示法

概念图:

 树在实际中的运用(表示文件系统的目录树结构)

文件目录:

 公司内部功能安排

二叉树(特殊的树)

一棵二叉树是结点的一个有限集合,该合:
1. 或者为空
2. 由一个根节点加上两棵别称为左子树和右子树的二叉树组成

从上图可以看出:
1. 二叉树不存在度大于2的结点
2. 二叉树的子树有左右之分,次序不能颠倒,因此二叉树是有序树
注意:对于任意的二叉树都是由以下几种情况复合而成的:

这些都不重要

你只需要知道二叉树的每个节点最多两个孩子

可以没有孩子,也可以只有一个孩子

另外在二叉树中

左孩子和右孩子是有差异的

现实中的二叉树

1. 满二叉树:一个二叉树,如果每一个层的结点数都达到最大值,则这个二叉树就是满二叉树。也就是说,如果一个二叉树的层数为K,且结点总数是2^k-1,则它就是满二叉树。

2. 完全二叉树:完全二叉树是效率很高的数据结构,完全二叉树是由满二叉树而引出来的。对于深度为K的,有n个结点的二叉树,当且仅当其每一个结点都与深度为K的满二叉树中编号从1n的结点一一对应时称之为完全二叉树。要注意的是满二叉树是一种特殊的完全二叉树。

说人话:

就是说如果除了最底下那一排(所谓的叶子节点)其他的节点都有两个孩子

我们就称之为满二叉树

 那么什么是完全二叉树呢

就是除了树的倒数第二排之外,其他节点都有两个孩子

如图:

二叉树的性质

说了一大堆,能看懂多少算多少

我来说几个比较可能用到的点

只要是树,有两个孩子的节点始终比没有孩子的节点的数量少一

 完全二叉树的坐标规律如右图所示

(完全二叉树中) 我们假使某节点这个下标为i,那么它的父亲就是

(i-1)/2 ,左孩子(如果有的话)为2*i+1,右孩子为左孩子坐标加1

另外还有就是这个完全二叉树的层数问题

除开最后一层外,第一层节点的数量为2^0,第二次为2^1第三次为2^2

第n层为2^(n-1),

如此满二叉树的节点数量为2^n - 1个

hhh,非满二叉树的节点数量则为前n-1层的节点数量+最后一层的节点数

我想,这个时候,在知道二叉树的节点的数量前提下

求出二叉树的深度,也就是层数不是什么困难的事情了


总结

这就是今天的树的概念讲解

这部分内容不需要太过焦虑

这些概念现在只是稍微有个大概就可以

我们在接下来的学习中会反复提到

http://www.lryc.cn/news/3767.html

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