硬核总结!真二叉树、满二叉树、完全二叉树的性质与概念

硬核总结!真二叉树、满二叉树、完全二叉树的性质与概念树形结构这是我们最熟悉的线性结构,线性结构的数据简单来说就是一条线,串起来一个个的节点。那树形结构是怎样的呢?很明显,顾名思义,它是一棵树的样子。将这棵树进行180度大翻转,就成了数据结构中的树形结构了可以初步看出,二叉树就是每个节点要么没有分枝,要么就是分两根枝,而多叉树的每个节点可以有任意的分枝。生活中的树形结构文件夹的管理就是我们生活中最常见的树形结构…

大家好,又见面了,我是你们的朋友全栈君。

树形结构

这是我们最熟悉的线性结构,线性结构的数据简单来说就是一条线,串起来一个个的节点。

硬核总结!真二叉树、满二叉树、完全二叉树的性质与概念

那树形结构是怎样的呢?很明显,顾名思义,它是一棵树的样子。

硬核总结!真二叉树、满二叉树、完全二叉树的性质与概念

将这棵树进行180度大翻转,就成了数据结构中的树形结构了

硬核总结!真二叉树、满二叉树、完全二叉树的性质与概念硬核总结!真二叉树、满二叉树、完全二叉树的性质与概念

可以初步看出,二叉树就是每个节点要么没有分枝,要么就是分两根枝,而多叉树的每个节点可以有任意的分枝。

生活中的树形结构

文件夹的管理就是我们生活中最常见的树形结构

硬核总结!真二叉树、满二叉树、完全二叉树的性质与概念

如下图就是上图文件夹组织形式的树化形式,可以看出我,文件夹的管理是一棵多叉树,一个文件夹下可以有很多子文件夹。

硬核总结!真二叉树、满二叉树、完全二叉树的性质与概念

将文件归类,易于我们查找到想要查找的文件,因此,树形结构可以大大提高效率。

树的基本概念

硬核总结!真二叉树、满二叉树、完全二叉树的性质与概念

节点:上图树中每个圆圆的就是节点。

根节点:位于树中最顶端的节点就是整棵树的根节点。

硬核总结!真二叉树、满二叉树、完全二叉树的性质与概念

父节点和子节点:一个节点分叉出来的就是该节点的子节点,而该节点就是这些子节点的父节点。如图,8这个节点分了三根枝,分别是13、14、15,因此,13、14、15号节点是8号节点的子节点,而8号节点是13、14、15号节点的父节点。

硬核总结!真二叉树、满二叉树、完全二叉树的性质与概念

兄弟节点:同属一个父亲的节点相互称为兄弟节点。如上图中的13、14、15号节点共同拥有8号节点这个父亲,因此13、14、15号节点互相成为兄弟节点。

子树,左子树、右子树:一棵树中由很多小小的子树组成,如下图,以2号为根也可以构成一棵树,它是整棵树中的其中一棵子树,如果一个节点的分枝有左右之分,那么一个节点的左分枝构成的子树则称为左子树,一个节点右分枝构成的子树为右子树。如2号节点的左分枝7为根组成的子树则称为2的左子树,2号节点的右分枝8为根组成的子树则称为2的右子树。

硬核总结!真二叉树、满二叉树、完全二叉树的性质与概念硬核总结!真二叉树、满二叉树、完全二叉树的性质与概念

  • 一棵树可以没有任何节点,称为空树
  • 一棵树可以只有一个节点,也就只有根节点

节点的度:子树的个数,如上图树中的2号节点的度为2,因为他有7号根组成的子树和8号根组成的子树,1号节点的度为5。

树的度:所有节点度中的最大值,从上图树中可以看出,1号节点的度为5,是整棵树的节点度中的最大值,因此树的度为5。

叶子节点:度为0的节点,如上图树中的7、13、14、15、9、10、11、12号节点。

非叶子节点:度不为0的节点。

层数:根节点在第1层,根节点的子节点在第2层,以此类推(有些教材也从第0层开始算)

硬核总结!真二叉树、满二叉树、完全二叉树的性质与概念

节点的深度:从根节点到当前节点的唯一路径上的节点总数

节点的高度:从当前节点到最远叶子节点的路径上的节点总数。

硬核总结!真二叉树、满二叉树、完全二叉树的性质与概念

如上图树中2号节点的深度为2,高度为3,因为从根节点到2号节点的唯一路径上的节点总数为2,从2号节点到最远叶子节点(13、14或15)的路径上的节点总数为3。

树的深度:所有节点深度中的最大值,很明显,该树的深度为4,从根节点到13、14或者15节点路径上的节点总数是4,而13、14、15节点的深度是树中所有节点深度中的最大值。

树的高度:所有节点高度中的最大值,很明显,该树的高度也为4,13、14或15是最远叶子节点,从根节点到这三个最远叶子节点的路径上的节点总数是4,而根节点的高度是树中所有节点高度中的最大值。

树的深度等于树的高度。

二叉树

  • 每个节点的度最大为2(最多拥有两棵子树)
  • 左子树和右子树是有顺序的
  • 即使某节点只有一棵子树,也要区分左右子树

硬核总结!真二叉树、满二叉树、完全二叉树的性质与概念

可以看出,二叉树有着严格的定义,最基本的就是每个节点最多只能拥有两棵子树,分为左右子树,左子树或右子树可以为空。

二叉树的性质

  • 非空二叉树的第i层,最多2^{i-1}个节点(i\geq1
  • 在高度为h的二叉树上最多有2^{h} - 1个节点(h\geq 1),即先计算每层最多节点,然后h层相加结果2^{0} + 2^{1} + 2^{3} + ......+ 2^{h-1} = 2^{h} -1(等比数列求和公式)
  • 对于任何一课非空二叉树,如果叶子节点个数为n0,度为2的节点个数为n2,则有n0 = n2 + 1.

推导:假设度为1的节点个数为n1,那么二叉树的节点总数n = n0 + n1 + n2

由于二叉树出了根节点之外,每个节点都有一条边和父节点联系,因此二叉树的变数为n-1。所以二叉树的边数

T = n1 + 2*n2 = n – 1 = n0 + n1 + n2 – 1。最后得到n0 = n2 + 1。

真二叉树(Proper Binary Tree)

所有节点的度都要么为0,要么为2。

硬核总结!真二叉树、满二叉树、完全二叉树的性质与概念

下图的树不是真二叉树,因为3号节点的度为1.

硬核总结!真二叉树、满二叉树、完全二叉树的性质与概念

满二叉树(Full Binary Tree)

所有节点的度要么为0,要么为2,且所有的叶子节点都在最后一层。

硬核总结!真二叉树、满二叉树、完全二叉树的性质与概念

  • 假设满二叉树的高度为hh\geq 1),那么
  1. i层的节点数量为:2^{i-1}
  2. 叶子节点数量为:2^{h-1}
  3. 总节点数量nn = 2^{h} -1 = 2^{0} + 2^{1} + 2^{3} + ......+ 2^{h-1}h=\log (n+1)\log的底为2.
  • 在同样高度的二叉树中,满二叉树的叶子节点数量最多,总节点数量最多
  • 满二叉树一定是真二叉树,真二叉树不一定是满二叉树

完全二叉树(Complete Binary Tree)

叶子节点只会出现在最后2层,且最后一层的叶子节点都靠左对齐。

硬核总结!真二叉树、满二叉树、完全二叉树的性质与概念

硬核总结!真二叉树、满二叉树、完全二叉树的性质与概念

简单来说,就是所有节点从上往下,从左往右依次排列。

  • 完全二叉树从根节点到倒数第2层是一棵满二叉树
  • 满二叉树一定是完全二叉树,完全二叉树不一定是满二叉树
  • 度为1的节点只有左子树
  • 度为1的节点要么是1个,要么是0个
  • 同样节点数量的二叉树,完全二叉树的高度最小
  • 假设完全二叉树的高度为hh\geq 1),那么
  1. 至少有2^{h-1}个节点(2^{0} + 2^{1} + 2^{3} + ......+ 2^{h-2}+1硬核总结!真二叉树、满二叉树、完全二叉树的性质与概念
  2. 至多有2^{h} -1个节点(2^{0} + 2^{1} + 2^{3} + ......+ 2^{h-1},满二叉树)硬核总结!真二叉树、满二叉树、完全二叉树的性质与概念
  3. 总结点数量为 n,2^{h-1}\leq n < 2^{h},因此h-1\leqslant \log n< h,推出h = floor(\log n) + 1,floor为向下取整,另外ceiling是向上取整。
  • 一棵有n个节点的完全二叉树(n>0),从上到下,从左到右对节点从1开始编号,对任意第i个节点硬核总结!真二叉树、满二叉树、完全二叉树的性质与概念
  1. 如果i = 1,它是根节点
  2. 如果i > 1,它的父节点编号为floor(i / 2)
  3. 如果2i\leq n,它的左子节点编号为2i
  4. 如果硬核总结!真二叉树、满二叉树、完全二叉树的性质与概念,它的右子节点的编号为2i + 1
  5. 如果硬核总结!真二叉树、满二叉树、完全二叉树的性质与概念
版权声明:本文内容由互联网用户自发贡献,该文观点仅代表作者本人。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如发现本站有涉嫌侵权/违法违规的内容, 请发送邮件至 举报,一经查实,本站将立刻删除。

发布者:全栈程序员-用户IM,转载请注明出处:https://javaforall.cn/138280.html原文链接:https://javaforall.cn

【正版授权,激活自己账号】: Jetbrains全家桶Ide使用,1年售后保障,每天仅需1毛

【官方授权 正版激活】: 官方授权 正版激活 支持Jetbrains家族下所有IDE 使用个人JB账号...

(0)
blank

相关推荐

发表回复

您的电子邮箱地址不会被公开。

关注全栈程序员社区公众号