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树与二叉树的概念介绍

一.树的概念及结构:

    1.树的概念:

      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

       有一个 特殊的结点,称为根结点 ,根结点没有前驱结点
       除根结点外, 其余结点被分成 M(M>0) 个互不相交的集合 T1 T2 …… 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。
这个树的结构就像亲缘关系图一样,但是在亲缘关系里近亲不能发生关系,所以当子树有交集时,就不是树形结构:

2.树的相关概念:

结点的度 :一个结点含有的子树的个数称为该结点的度; 如上图: A 的为 6
叶结点或终端结点 :度为 0 的结点称为叶结点; 如上图: B C H I... 等结点为叶结点
非终端结点或分支结点 :度不为 0 的结点; 如上图: D E F G... 等结点为分支结点
双亲结点或父结点 :若一个结点含有子结点,则这个结点称为其子结点的父结点; 如上图: A B 的父结点
孩子结点或子结点 :一个结点含有的子树的根结点称为该结点的子结点; 如上图: B A 的孩子结点
兄弟结点 :具有相同父结点的结点互称为兄弟结点; 如上图: B C 是兄弟结点
树的度 :一棵树中,最大的结点的度称为树的度; 如上图:树的度为 6
结点的层次 :从根开始定义起,根为第 1 层,根的子结点为第 2 层,以此类推;
树的高度或深度 :树中结点的最大层次; 如上图:树的高度为 4(从1开始计数,并不是像数组那样去计数)
堂兄弟结点 :双亲在同一层的结点互为堂兄弟;如上图: H I 互为兄弟结点
结点的祖先 :从根到该结点所经分支上的所有结点;如上图: A 是所有结点的祖先
如图Q的祖先就是J E A。不能有分支
子孙 :以某结点为根的子树中任一结点都称为该结点的子孙。如上图:所有结点都是 A 的子孙
森林 :由 m m>0)棵互不相交的树的集合称为森林。
任何一棵树是由根+N颗子树(N>=0)构成的,所以树就像递归一样,大问题化成小问题,也就像套娃一样,一层套一层。

3.树的表示方法:

   1.静态表示方法:

   上面介绍了树的度,知道了树的度,我们就知道了树有的子树的个数,我们就定义一个变量其值是树的度。

这里就定义了一个数组指针,用来存放树。

2.利用顺序表来表示树:

3.利用孩子兄弟表示法来表示树:

在这个表示方法,只表示左孩子的节点和右兄弟的节点,通过这两个指针把所有数据全部表示出来。在这里不管一个父节点有多少个子节点,都指向左边的第一个孩子。

如图所示:

这种方法就十分便利的将所有子节点全部找出,也没有多余的操作。

二.二叉树的概念即结构:

二叉树是树的子集。

      1.二叉树的概念:

        一棵二叉树是结点的一个有限集合,该集合:

         1. 或者为空

         2. 由一个根结点加上两棵别称为左子树和右子树的二叉树组成
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

2.特殊的二叉树:

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 1 n 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。
根据概念不好直观理解这两个特殊的二叉树,根据图片就可以直观看出:
满二叉树很好理解, 对于完全二叉树来说:前h-1层必须是满的,然后最后一层必须是连续的。
如果知道了,二叉树的层数,就可以推算出二叉树的子树的个数
再根据错位相减法得到这颗树的节点数

3.二叉树的性质:

 

如果这里用数组来存储二叉树,还有一个性质:

对于具有 n 个结点的完全二叉树,如果按照从上至下从左至右的数组顺序对所有结点从 0 开始编号,则对
于序号为 i 的结点有:
1. i>0 i 位置结点的双亲序号: (i-1)/2 i=0 i 为根结点编号,无双亲结点
2. 2i+1<n ,左孩子序号: 2i+1 2i+1>=n 否则无左孩子
3. 2i+2<n ,右孩子序号: 2i+2 2i+2>=n 否则无右孩子

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