二叉樹有以下幾個性質:todo(上標和下標)
性質1:二叉樹第i層上的結點數目最多為2(i≥1)。
性質2:深度為k的二叉樹至多有2-1個結點(k≥1)。
性質3:包含n個結點的二叉樹的高度至少為log2 (n+1)。
性質4:在任意一棵二叉樹中,若終端結點的個數為n0,度為2的結點數為n2,則n0=n2+1。
2.1 性質1:二叉樹第i層上的結點數目最多為 2 (i≥1)
證明:下面用"數學歸納法"進行證明。
(01) 當i=1時,第i層的節點數目為2=2=1。因為第1層上只有乙個根結點,所以命題成立。
(02) 假設當i>1,第i層的節點數目為2。這個是根據(01)推斷出來的!
下面根據這個假設,推斷出"第(i+1)層的節點數目為2"即可。
由於二叉樹的每個結點至多有兩個孩子,故"第(i+1)層上的結點數目" 最多是 "第i層的結點數目的2倍"。即,第(i+1)層上的結點數目最大值=2×2=2。
故假設成立,原命題得證!
2.2 性質2:深度為k的二叉樹至多有2-1個結點(k≥1)
證明:在具有相同深度的二叉樹中,當每一層都含有最大結點數時,其樹中結點數最多。利用"性質1"可知,深度為k的二叉樹的結點數至多為:
20+21+…+2k-1=2k-1
故原命題得證!
2.3 性質3:包含n個結點的二叉樹的高度至少為log2 (n+1)
證明:根據"性質2"可知,高度為h的二叉樹最多有2–1個結點。反之,對於包含n個節點的二叉樹的高度至少為log2(n+1)。
2.4 性質4:在任意一棵二叉樹中,若終端結點的個數為n0,度為2的結點數為n2,則n0=n2+1
證明:因為二叉樹中所有結點的度數均不大於2,所以結點總數(記為n)="0度結點數(n0)" + "1度結點數(n1)" + "2度結點數(n2)"。由此,得到等式一。
(等式一) n=n0+n1+n2
另一方面,0度結點沒有孩子,1度結點有乙個孩子,2度結點有兩個孩子,故二叉樹中孩子結點總數是:n1+2n2。此外,只有根不是任何結點的孩子。故二叉樹中的結點總數又可表示為等式二。
(等式二) n=n1+2n2+1
由(等式一)和(等式二)計算得到:n0=n2+1。原命題得證!
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