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        小白科普丨何為樹_二叉樹和森林

        放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2023-03-08 21:19:12    作者:江明杰    瀏覽次數(shù):119
        導(dǎo)讀

        本文分享自華為云社區(qū)《樹、二叉樹和森林的表示及相互轉(zhuǎn)換-云社區(qū)-華為云》,作者:1+1=王。樹的基本概念樹的定義:樹是n(n = 0)個(gè)節(jié)點(diǎn)的==有限==集。當(dāng)n=0是,稱為空樹。樹的特點(diǎn):(1)樹的根沒有前驅(qū),除根外的

        本文分享自華為云社區(qū)《樹、二叉樹和森林的表示及相互轉(zhuǎn)換-云社區(qū)-華為云》,作者:1+1=王。

        樹的基本概念
      1. 樹的定義:樹是n(n >= 0)個(gè)節(jié)點(diǎn)的==有限==集。當(dāng)n=0是,稱為空樹。
      2. 樹的特點(diǎn):
        (1)樹的根沒有前驅(qū),除根外的其他節(jié)點(diǎn)有且僅有一個(gè)前驅(qū);
        (2)每個(gè)節(jié)點(diǎn)都可以有零個(gè)或多個(gè)后繼。
      3. 術(shù)語:
        (1)節(jié)點(diǎn)的度:樹中一個(gè)節(jié)點(diǎn)的孩子個(gè)數(shù)。
        (2)樹的度:樹中節(jié)點(diǎn)的最大度。
        (3)分支節(jié)點(diǎn):度大于0的節(jié)點(diǎn)。
        (4)葉子結(jié)點(diǎn):度為0的節(jié)點(diǎn)。
        (5)節(jié)點(diǎn)的深度:從根節(jié)點(diǎn)開始自頂向下逐層累加。
        (6)節(jié)點(diǎn)的高度:從葉子節(jié)點(diǎn)開始自底向上逐層累加。
        (7)樹的高度:樹中節(jié)點(diǎn)的最大層數(shù)。
        (8)路徑:兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間所經(jīng)過的節(jié)點(diǎn)序列。
        (9)路徑長度:路徑上所經(jīng)過的邊的個(gè)數(shù)。
        (10)森林:m(m >= 0)棵互不相交的樹的集合。二叉樹的基本概念
      4. 二叉樹的定義:一種特殊的樹形結(jié)構(gòu),它的特點(diǎn)是每個(gè)節(jié)點(diǎn)至多有兩顆子樹(即二叉樹中不存在度大于2的節(jié)點(diǎn)),并且二叉樹的子樹有左右之分,不能隨意顛倒。
      5. 幾種特殊的二叉樹:
        (1)滿二叉樹:一棵高度為h,且含有2^h - 1個(gè)節(jié)點(diǎn)的二叉樹。
        (2)完全二叉樹:對應(yīng)相同高度的滿二叉樹缺失最下層最右邊的一些連續(xù)葉子結(jié)點(diǎn)。
        (3)二叉排序樹:左子樹上所有節(jié)點(diǎn)的關(guān)鍵字都小于根節(jié)點(diǎn)的關(guān)鍵字;右子樹上所有節(jié)點(diǎn)的關(guān)鍵字都大于根節(jié)點(diǎn)的關(guān)鍵字;左子樹和右子樹又各是一棵二叉排序樹。(左 < 根 < 右)
        (4)平衡二叉樹:任一節(jié)點(diǎn)的左子樹和右子樹的深度之差不超過1的二叉排序樹。
      6. 二叉樹的性質(zhì):
        (1)二叉樹的第i層上至多有2^i-1^個(gè)節(jié)點(diǎn);
        (2)深度為h的二叉樹至多有2^k^ - 1個(gè)節(jié)點(diǎn);
        (3)對任何一個(gè)二叉樹,若其終端節(jié)點(diǎn)樹為n0,度為2的節(jié)點(diǎn)樹為n2,則n0 = n2 + 1;
        (4)具有n個(gè)節(jié)點(diǎn)的完全二叉樹的深度為log~2~(n + 1)向上取整。
        (5)對完全二叉樹按從上到下、從左到右的順序依次編號1,2,3,…,則有以下關(guān)系:
        a. 當(dāng)i>1時(shí),節(jié)點(diǎn)i的雙親的編號為i / 2;
        b. 當(dāng)2i<=n時(shí),節(jié)點(diǎn)i的左孩子編號為2i,否則無左孩子;
        c. 當(dāng)2i+1<=n時(shí),節(jié)點(diǎn)i的右孩子編號為2i+1,否則無右孩子;
        d.節(jié)點(diǎn)i所在層次為log~2~i + 1(向下取整)。存儲結(jié)構(gòu)二叉樹的存儲結(jié)構(gòu)
      7. 順序存儲結(jié)構(gòu):用一組地址連續(xù)的存儲單元依次自上而下、自左至右存儲完全二叉樹上的結(jié)點(diǎn)元素,即將完全二叉樹上編號為i的結(jié)點(diǎn)元素存儲在某個(gè)數(shù)組下標(biāo)為i-1的分量中。(適合完全二叉樹和滿二叉樹)
      8. 鏈?zhǔn)酱鎯Y(jié)構(gòu):使用鏈表節(jié)點(diǎn)來存儲二叉樹中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)。二叉鏈表包括數(shù)據(jù)域data、左指針域lchild和右指針域rchild三個(gè)域。

        typedef struct BiTNode{TElemType data;struct BiTNode *lchild, *rchild;}BiTNode,*BiTree;樹的存儲結(jié)構(gòu)

      9. 雙親表示法:用一組連續(xù)空間來存儲樹的每個(gè)結(jié)點(diǎn),同時(shí)在每個(gè)結(jié)點(diǎn)中,附設(shè)一個(gè)指示器指示其雙親結(jié)點(diǎn)到鏈表中的位置。

        #define MAX_TREE_SIZE 100//節(jié)點(diǎn)最大個(gè)數(shù)typedef struct PTNode{//節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)TElemType data;int parent;//雙親位置域}PTNode;typedef struct{//樹結(jié)構(gòu)PTNode nodes[MAX_TREE_SIZE ];int root,n;//根的位置和節(jié)點(diǎn)數(shù)}PTree;

      10. 孩子表示法:將沒得節(jié)點(diǎn)的孩子節(jié)點(diǎn)都用單鏈表鏈接起來形成一個(gè)線性結(jié)構(gòu),此時(shí)n個(gè)節(jié)點(diǎn)就有n個(gè)孩子鏈表。

        #define MAX_TREE_SIZE 100//節(jié)點(diǎn)最大個(gè)數(shù)typedef struct CTNode{//孩子節(jié)點(diǎn)int child;struct CTNode *next;}*ChildPtr;typedef struct{TElemType data;ChildPtr firstChild;//孩子鏈表頭指針}CTBox;typedef struct{//樹結(jié)構(gòu)CTBox nodes[MAX_TREE_SIZE ];int root,n;//根的位置和節(jié)點(diǎn)數(shù)}CTree;

      11. 孩子兄弟表示法(二叉樹表示法):以二叉鏈表作為樹的存儲結(jié)構(gòu)。每個(gè)節(jié)點(diǎn)包括三部分內(nèi)容:節(jié)點(diǎn)值、指向第一個(gè)孩子結(jié)點(diǎn)的指針和指向下一個(gè)兄弟節(jié)點(diǎn)的指針。

        typedef struct CSNode{//節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)TElemType data;struct CSNode *firstChild,*nextSibling;}CSNode,*CSTree;樹、二叉樹和森林的相互轉(zhuǎn)換樹轉(zhuǎn)換為二叉樹

      12. 規(guī)則:每個(gè)節(jié)點(diǎn)左指針指向它的第一個(gè)孩子,右指針指向它在樹中的相鄰右兄弟。由于根節(jié)點(diǎn)沒有兄弟,所以對應(yīng)的二叉樹沒有右子樹。
      13. 畫法:(1)在兄弟節(jié)點(diǎn)之間加一條線;(2)在每棵樹根之間加一條線;(3)以第一棵根為軸心,順時(shí)針旋轉(zhuǎn)45度。森林轉(zhuǎn)換為二叉樹
      14. 規(guī)則:先將森林中的每棵樹轉(zhuǎn)換為二叉樹,由于任何一棵和樹對應(yīng)的二叉樹的右子樹為空,若把森林中第二棵樹根視為第一棵樹根的右兄弟,即將第二棵樹對應(yīng)的二叉樹當(dāng)做第一棵二叉樹根的右子樹,將第三棵樹對應(yīng)的二叉樹當(dāng)做第二棵二叉樹根的右子樹…以此類推,即可將森林轉(zhuǎn)換為二叉樹。
      15. 畫法:(1)將森林中的每棵樹轉(zhuǎn)換為二叉樹;(2)對每個(gè)節(jié)點(diǎn),只保留它與第一個(gè)孩子的連線;(3)以根為軸心,順時(shí)針旋轉(zhuǎn)45度。二叉樹轉(zhuǎn)換為森林
      16. 若二叉樹非空,則二叉樹的根及其左子樹為第一棵樹的二叉樹形式,將根與右子樹斷開
      17. 將右子樹視為一棵新的二叉樹,重復(fù)第一步。

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      18.  
        (文/江明杰)
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