数据结构——数和二叉树的概念和结构

目录

一、数的概念及结构

1.1 树的概念

 1.2 树的相关概念

1.3 树的表示

1.4 树的应用

二、二叉树概念及结构

2.1 概念

2.2 特殊的二叉树

2.3 二叉树的性质

2.4 二叉树的存储结构


一、数的概念及结构

1.1 树的概念

树是一种非线性的数据结构,它是由n(n>=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。
树是递归定义的。

注意:树形结构中,字数之间是不能有交集的,否则就不是树形结构。

如下图所示,第一个就不是树形结构,因为子树之间有交叉。

数据结构——数和二叉树的概念和结构_第1张图片

 1.2 树的相关概念

数据结构——数和二叉树的概念和结构_第2张图片

节点的度:一个节点含有的子树的个数称为该节点的度; 如上图:A的为6

叶节点或终端节点:度为0的节点称为叶节点; 如上图:B、C、H、I...等节点为叶节点

非终端节点或分支节点:度不为0的节点; 如上图:D、E、F、G...等节点为分支节点

双亲节点或父节点:若一个节点含有子节点,则这个节点称为其子节点的父节点; 如上图:A是B的父节点

孩子节点或子节点:一个节点含有的子树的根节点称为该节点的子节点; 如上图:B是A的孩子节点

兄弟节点:具有相同父节点的节点互称为兄弟节点; 如上图:B、C是兄弟节点

树的度:一棵树中,最大的节点的度称为树的度; 如上图:树的度为6

节点的层次:从根开始定义起,根为第1层,根的子节点为第2层,以此类推

树的高度或深度:树中节点的最大层次; 如上图:树的高度为4

堂兄弟节点:双亲在同一层的节点互为堂兄弟;如上图:H、I互为兄弟节点

节点的祖先:从根到该节点所经分支上的所有节点;如上图:A是所有节点的祖先

子孙:以某节点为根的子树中任一节点都称为该节点的子孙。如上图:所有节点都是A的子孙

森林:由m(m>0)棵互不相交的树的集合称为森林

1.3 树的表示

树有很多种表示方法,但其中使用的最多的就是,孩子兄弟表示法。(左孩子右兄弟)

即第一个指针指向的是第一个孩子的节点,第二个指针指向的是和这个节点同层的兄弟节点。

typedef int DataType;
struct Node
{
	struct Node* _firstChild1; // 第一个孩子结点
	struct Node* _pNextBrother; // 指向其下一个兄弟结点
	DataType _data; // 结点中的数据域
};

1.4 树的应用

树结构在我们的生活当中,应用最多的就是电脑里面的文件夹。电脑文件夹就是最经典的树结构。

二、二叉树概念及结构

2.1 概念

二叉树是一个有限的集合,该集合:

1、或者为空

2、有一个根节点加上两棵树称为左子树和右子树的二叉树组成

二叉树不存在度大于2的节点。

2.2 特殊的二叉树

我们在之后讨论的大多是特殊二叉树。其中以完全二叉树为主。

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:前k - 1层是满二叉树,第k层从左到右的节点是连续的,若不连续,则不是完全二叉树。

数据结构——数和二叉树的概念和结构_第3张图片

2.3 二叉树的性质

关于根节点的层数定义,不同的教材有不同的定义。

1、根节点从0开始定义,即根节点为第0层。

2、根节点从1开始定义,即根节点为第1层。

我比较习惯于第二种定义。并且在后面的文章中均采用此种定义。

1、 若规定根节点的层数为1,则一棵非空二叉树的第i层上最多有2^i - 1个结点.

2、若规定根节点的层数为1,则深度为h的二叉树的最大结点数是2^h - 1

3、对任何一棵二叉树, 如果度为0其叶结点个数为n0, 度为2的分支结点个数为n2,则有n0 = n2+1

4、规定根节点的层数为1,具有n个结点的满二叉树的深度,h = log2(n + 1)

     (ps: 是log以2为底,n+1为对数)

5、父节点和子节点的关系为:

parent * 2 + 1 = child

2.4 二叉树的存储结构

二叉树一般可以使用两种结构存储,一种顺序结构,一种链式结构

1、顺序存储

顺序结构存储就是使用数组来存储,一般使用数组只适合表示完全二叉树,因为不是完全二叉树会有空间的浪费。而现实中使用中只有才会使用数组来存储,关于堆下一篇博客会专门讲解。二叉树顺序存储在物理上是一个数组,在逻辑上是一颗二叉树。

2、链式存储

二叉树的链式存储结构是指,用链表来表示一棵二叉树,即用链来指示元素的逻辑关系。 通常的方法是链表中每个结点由三个域组成,数据域和左右指针域,左右指针分别用来给出该结点左孩子和右孩子所在的链结点的存储地址 。链式结构又分为二叉链和三叉链。

typedef int BTDataType;
// 二叉链
struct BinaryTreeNode
{
	struct BinTreeNode* _pLeft; // 指向当前节点左孩子
	struct BinTreeNode* _pRight; // 指向当前节点右孩子
	BTDataType _data; // 当前节点值域
}

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