二叉树,满二叉树,完全二叉树 概念及其性质

一、什么是二叉树?
二叉树,满二叉树,完全二叉树 概念及其性质_第1张图片

1、满足本身是有序树。
2、树中包含的各个节点的度不能超过 2,即只能是 0、1 或者 2。
3、二叉树具有以下几个性质:
a:二叉树中,第 i 层最多有 2的i-1次方个结点。
b:如果二叉树的深度为 K,那么此二叉树最多有 2的k次方-1 个结点。
c:二叉树中,终端结点数(叶子结点数)为 n0,度为 2 的结点数为 n2,则 n0=n2+1。

性质 c 的计算方法为:对于一个二叉树来说,除了度为 0 的叶子结点和度为 2 的结点,剩下的就是度为 1 的结点(设为 n1),那么总结点 n=n0 + n1 + n2。

同时,对于每一个结点来说都是由其父结点分支表示的,假设树中分枝数为 B,那么总结点数 n = B + 1。而分枝数是可以通过 n1 和 n2 表示的,即B = n1 + 2 * n2。所以,n 用另外一种方式表示为 n = n1 + 2*n2 + 1。

两种方式得到的 n 值组成一个方程组,就可以得出 n0 = n2 + 1。
二、满二叉树
二叉树,满二叉树,完全二叉树 概念及其性质_第2张图片

1.满二叉树中第 i 层的节点数为 2的i-1 次方个。
2.深度为 k 的满二叉树必有 2k次方-1 个节点 ,叶子数为 2的k-1次方。
3.满二叉树中不存在度为 1 的节点,每一个分支点中都两棵深度相同的子树,且叶子节点都在最底层。
4.具有 n 个节点的满二叉树的深度为 log2(n+1)。

四、完全二叉树
二叉树,满二叉树,完全二叉树 概念及其性质_第3张图片

如果二叉树中除去最后一层节点为满二叉树,且最后一层的结点依次从左到右分布,则此二叉树被称为完全二叉树。
对于任意一个完全二叉树来说,如果将含有的结点按照层次从左到右依次标号(从1开始编号),对于任意一个结点 i ,完全二叉树还有以下几个结论成立:
1.当 i > 1 时,父亲结点为结点 [ i / 2 ](i = 1 时,表示的是根结点,无父亲结点)
2. 如果 2 * i > n(n为总结点的个数) ,则结点 i 肯定没有左孩子(为叶子结点);否则左孩子是结点 2 * i 。
3. 如果 2 * i + 1 > n ,则结点 i 肯定没有右孩子;否则右孩子是结点 2 * i+1 。
小例题:
1、如果一棵完全二叉树的叶子结点有124个 则这棵树最多有多少个结点?
解:n0 = 124;则n2 = 123;(性质c:n0 = n2+1)完全二叉树度为1的结点只有1个或0个,最多结点则n1=1;总结点个数为 124+123+1=248;
2、已知一个完全二叉树的第六层有三个叶子结点,则整个二叉树的结点数最多有?
由题意,最多则一共有7层,若7层全满则有全树共127个结点,第六层有三个叶子结点,则第7层少了6个结点,一共最多127-6=121。

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