二叉樹基礎及其基本操作

2021-10-21 22:47:03 字數 4421 閱讀 2763

2 二叉樹

樹是一種非線性結構。樹上的任意節點,就只有乙個父節點,可以有多個子節點。

節點的度:乙個節點含有的子樹的個數稱為該節點的度;

樹的度:一棵樹中,最大的節點的度稱為樹的度;

葉子節點或終端節點:度為0的節點稱為葉子節點;

雙親節點或父節點:若乙個節點含有子節點,則這個節點稱為其子節點的父節點;

孩子節點或子節點:乙個節點含有的子樹的根節點稱為該節點的子節點;

根結點:一棵樹中,沒有雙親結點的結點;

節點的層次:從根開始定義起,根為第1層,根的子節點為第2層,以此類推;

樹的高度或深度:樹中節點的最大層數;

兄弟節點:具有相同父節點的節點互稱為兄弟節點;

堂兄弟節點:雙親在同一層的節點互為堂兄弟:

節點的祖先:從根到該節點所經分支上的所有節點(不是乙個節點,而是一組節點);

子孫:以某節點為根的子樹中的任一節點都稱為該節點的子孫;

森林:由 m ( m >= 0 ) 棵互不相交的樹的集合稱為森林;

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樹的度為 2 ,就叫做二叉樹。

1、每個節點最多有兩棵子樹,即 二叉樹不存在度大於 2 的節點;

2、二叉樹的子樹有左右之分,其子樹的次序不能顛倒( 顛倒之後就是不同的樹了 ),因此二叉樹是有序樹。

1、滿二叉樹:即每一層的節點都達到了最大值,每乙個節點的度要麼是 2 要麼是 0 。

2、完全二叉樹:由滿二叉樹引出來的,對於深度為 k,有 n 個節點的二叉樹,當且僅當其中每乙個節點都與深度為 k 的滿二叉樹中編號從 1 到 n 的節點一一對應的時稱為完全二叉樹,滿二叉樹是一種特殊的完全二叉樹。

1、若規定根節點的層數為1,則一棵非空二叉樹的第 i 層上最多有 2i−

12^2i−1

(i>0)個結點;

2、若規定只有根節點的二叉樹的深度為1,則深度為k的二叉樹的最大結點數是 2k−

12^k-1

2k−1

(k>=0);

3、 對任何一棵二叉樹, 如果其葉結點個數為 n0, 度為2的非葉結點個數為 n2,則有 n0=n2+1;

4、具有n個結點的完全二叉樹的深度k為 log

2(n+

1)log_2(n+1)

log2​(

n+1)

上取整;

5、對於具有n個結點的完全二叉樹,如果按照從上至下從左至右的順序對所有節點從0開始編號,則對於序號為i的結點有:

假設父節點的編號是 i,則左孩子節點的編號的是 (2i + 1);右孩子節點的編號就是 (2i + 2)。

// 孩子表示法

class

node

}// 孩子雙親表示法

class

node2

}

先建立乙個如下圖的二叉樹

四種遍歷方式:

1.先序遍歷 ( 根左右 ) :先訪問 ( visit ) 根節點,然後遍歷左子樹,然後遍歷右子樹;

public

void

preorder

(node root)

system.out.

print

(root.val)

;preorder

(root.left)

;preorder

(root.right)

;}

2.中序遍歷 ( 左根右 ) :先遞迴遍歷左子樹,然後訪問根節點,然後遞迴遍歷右子樹;

public

static

void

inorder

(node root)

inorder

(root.left)

; system.out.

print

(root.val)

;inorder

(root.right)

;}

3.後序遍歷 ( 左右根 ) :先遞迴遍歷左子樹,然後遞迴遍歷右子樹,然後訪問根節點;

public

static

void

postorder

(node root)

postorder

(root.left)

;postorder

(root.right)

; system.out.

print

(root.val)

;}

4.層序遍歷 :按照從上到下,從左到右的順序遍歷。

方法一:

// 這個方法使用 count 來記錄節點的個數

// 但是,注意當有多個樹時,它求出的是累加的節點數,這時就會出現問題

public

static

int count =0;

public

static

void

length

(node root)

count ++

;length

(root.left)

;length

(root.right)

;}

方法二:

// 這個方法可以避免上個方法會出現的問題

public

static

intlength2

(node root)

return1+

length2

(root.left)

+length2

(root.right)

;}

public

intgetklevelsize

(node root,

int k)

if(k ==1)

return

getklevelsize

(root.left,k -1)

+getklevelsize

(root.right,k -1)

;}

k 層節點數 = 左子樹 k - 1 層節點個數 + 右子樹 k - 1 層節點個數,具體根據我們建立的這棵樹來解釋就是如下:

a 的第三層的節點數 = b 的第二層節點個數 + c 的第二層節點個數 = d 的第一層節點個數 + e 的第一層節點個數 + f 的第一層節點個數。(第一層就是當前層)

a 的高度 = 1 + ( b的高度和c的高度的較大值 )

public

static

intgetheight

(node root)

int leftheight =

getheight

(root.left)

;int rightheight =

getheight

(root.right)

;return1+

(leftheight > rightheight ? leftheight : rightheight)

;}

遍歷二叉樹,查詢與要找元素相同的元素

public

static node find

(node root,string tofind)

if(root.val.

equals

(tofind)

) node ret =

find

(root.left,tofind);if

(ret != null)

return

find

(root.right,tofind)

;}

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