结点里面一般包含数据,和其他信息,(链结点有数据和下一个结点的引用)
该文章所提及的结点为树节点
**树(Tree)**是n(n>=0)个结点的有限集。n=0时称为空树。在任意一颗非空树中: 1)有且仅有一个特定的称为根(Root)的结点; 2)当n>1时,其余结点可分为m(m>0)个互不相交的有限集T1、T2、…、Tn,其中每一个集合本身又是一棵树,并且称为根的子树。
此外,树的定义还需要强调以下两点: 1)根结点是唯一的,不可能存在多个根结点,数据结构中的树只能有一个根结点。 2)子树的个数没有限制,但它们一定是互不相交的。
如图,是一棵普通树
由树的定义可以看出,树的定义使用了递归的方式。递归在树的学习过程中起着重要作用,如果对于递归不是十分了解,建议先看看递归算法
结点拥有的子树数目称为结点的度。
从根开始定义起,根为第一层,根的孩子为第二层,以此类推。
树中结点的最大层次,如上图深度为4
二叉树是n(n>=0)个结点的有限集合,该集合或者为空集(称为空二叉树),或者由一个根结点和两棵互不相交的、分别称为根结点的左子树和右子树组成。 如图为普通二叉树
(1) 若 i=1,则该结点是二叉树的根,无双亲, 否则,编号为 [i/2] 的结点为其双亲结点; (2) 若 2i>n,则该结点无左孩子结点, 否则,编号为 2i 的结点为其左孩子结点; (3) 若 2i+1>n,则该结点无右孩子结点, 否则,编号为2i+1 的结点为其右孩子结点
斜树:所有的结点都只有左子树的二叉树叫左斜树。所有结点都是只有右子树的二叉树叫右斜树。这两者统称为斜树。
左斜树
右斜树
在一棵二叉树中。如果所有分支结点都存在左子树和右子树,并且所有叶子都在同一层上,这样的二叉树称为满二叉树。
特点有:
对一颗具有n个结点的二叉树按层编号,如果编号为i(1<=i<=n)的结点与同样深度的满二叉树中编号为i的结点在二叉树中位置完全相同,则这棵二叉树称为完全二叉树。编号跟满二叉树一样的
特点:
二叉树的顺序存储结构就是使用一维数组存储二叉树中的结点,并且结点的存储位置,就是数组的下标索引。
采用顺序存储方式为:
当二叉树不为完全二叉树时,该顺序存储结构又是如何?
其中浅色结点表示结点不存在,那么其存储结构为
但是在左斜树,右斜树这些极端情况下,采用顺序存储十分浪费空间。因此,顺序存储一般适用于完全二叉树
既然顺序存储不能满足二叉树的存储需求,那么考虑采用链式存储。由二叉树定义可知,二叉树的每个结点最多有两个孩子。因此,可以将结点数据结构定义为一个数据和两个指针域。定义如图:
class Node TreeNode{
T data;//数据
TreeNode left;
TreeNode right;
}
上面的链表称为二叉链表
二叉树的遍历一个重点考查的知识点。
二叉树的遍历是指从二叉树的根结点出发,按照某种次序依次访问二叉树中的所有结点,使得每个结点被访问一次,且仅被访问一次。 二叉树的访问次序可以分为四种:先序遍历(前序遍历)、中序遍历、后序遍历、层次遍历
其中使用的遍历就是递归遍历,由上自下,从左到右,每个节点会走三次。
前序遍历通俗的说就是从二叉树的根结点出发,当第一次到达结点时就输出结点数据,按照先向左在向右的方向访问。
先序遍历的结果: ABDHIEJCFG
中序遍历就是从二叉树的根结点出发,当第二次到达结点时就输出结点数据,按照先向左再向右的方向访问。
中序遍历输出为:HDIBJEAFCG
后序遍历就是从二叉树的根结点出发,当第三次到达结点时就输出结点数据,按照先向左再向右的方向访问。
后序遍历输出为:HIDJEBFGCA
层次遍历就是按照树的层次自上而下的遍历二叉树。针对图3.13所示二叉树的层次遍历结果为: ABCDEFGHIJ
public class Test1 {
static class Node{
private Integer data;
private Node left,right;
public Node(Integer data) {
this.data = data;
}
}
public static void preOrder(Node node){
if(node==null){
return;
}
System.out.println(node.data);
preOrder(node.left);
preOrder(node.right);
}
public static void inOrder(Node node){
if(node==null){
return;
}
inOrder(node.left);
System.out.println(node.data);
inOrder(node.right);
}
public static void postOrder(Node node){
if(node==null){
return;
}
postOrder(node.left);
postOrder(node.right);
System.out.println(node.data);
}
public static void main(String[] args) {
Node root = new Node(1);
root.left = new Node(2);
root.right = new Node(3);
root.left.left = new Node(4);
root.left.right = new Node(5);
root.right.left = new Node(6);
root.right.right = new Node(7);
preOrder(root);
System.out.println("====先序遍历====");
inOrder(root);
System.out.println("====中序遍历====");
postOrder(root);
System.out.println("====后续遍历====");
}
}
不用递归,用栈实现先序,效率高一点
public static void stackPreOrder(Node node){
Stack<Node> stack=new Stack<>();
stack.add(node);
while (stack.size()>0){
Node head = stack.pop();
System.out.println(head.data);
if(head.right!=null){
stack.add(head.right);
}
if(head.left!=null){
stack.add(head.left);
}
}
}
特征:
二叉排序树查找操作
public class BinaryTree {
public static void main(String[] args) {
// 主要是表达查询,所以手动构造一棵二叉排序树
TreeNode binaryTree1 = new TreeNode();
binaryTree1.data = 62;
TreeNode binaryTree2 = new TreeNode();
binaryTree1.lchild = binaryTree2;
binaryTree2.data = 58;
TreeNode binaryTree3 = new TreeNode();
binaryTree2.lchild = binaryTree3;
binaryTree3.data = 47;
TreeNode binaryTree4 = new TreeNode();
binaryTree3.lchild = binaryTree4;
binaryTree4.data = 35;
TreeNode binaryTree5 = new TreeNode();
binaryTree4.rchild = binaryTree5;
binaryTree5.data = 37;
TreeNode binaryTree6 = new TreeNode();
binaryTree3.rchild = binaryTree6;
binaryTree6.data = 51;
TreeNode binaryTree7 = new TreeNode();
binaryTree1.rchild = binaryTree7;
binaryTree7.data = 88;
TreeNode binaryTree8 = new TreeNode();
binaryTree7.lchild = binaryTree8;
binaryTree8.data = 73;
TreeNode binaryTree9 = new TreeNode();
binaryTree7.rchild = binaryTree9;
binaryTree9.data = 99;
TreeNode binaryTree10 = new TreeNode();
binaryTree9.lchild = binaryTree10;
binaryTree10.data = 93;
TreeNode treeNode = serachBinaryTree(binaryTree1, 35000);
System.out.println(treeNode == null ? "没有这个数" : treeNode.data);
}
/**
* 二叉排序树
*
* @param root
* 待查询的二叉排序树
* @param target
* 查找关键字
* @return 没有返回null,有则返回节点
*/
public static TreeNode searchBinaryTree(TreeNode root, int target) {
if (root == null) { // 树节点不存在,返回
return null;
} else if (target == root.data) { // 查找成功
return root;
} else if (target < root.data) { // 关键字小于根节点查找左子树
return searchBinaryTree(root.lchild, target);
} else { // 关键字大于根节点查找右子树
return searchBinaryTree(root.rchild, target);
}
}
/**
* 二叉树,数据结构
*
*/
private static class TreeNode {
int data;
TreeNode lchild;
TreeNode rchild;
}
}
含有相同节点的二叉查找树可以有不同的形态,而二叉查找树的平均查找长度与树的深度有关,所以需要找出一个查找平均长度最小的一棵,那就是平衡二叉树
特点:
红黑树是一种自平衡二叉树,在平衡二叉树的基础上每个节点又增加了一个颜色的属性,节点的颜色只能是红色或黑色。
特点:
B-树是一种平衡多路查找树,它在文件系统中很有用。
一棵m阶B-树(图为4阶B-树),具有下列性质:
B+数是B-树的一种变形,它与B-树的差别在于(图为3阶B+树):