第13次课--二叉树的定义及存储结构
- 格式:ppt
- 大小:371.50 KB
- 文档页数:5
二叉树知识点总结1. 二叉树的性质1.1 二叉树的性质一:二叉树的深度二叉树的深度是指从根节点到叶子节点的最长路径长度。
对于一个空树而言,它的深度为0;对于只有一个根节点的树而言,它的深度为1。
根据定义可知,深度为k的二叉树中,叶子节点的深度值为k。
由此可知,二叉树的深度为所有叶子节点深度的最大值。
1.2 二叉树的性质二:二叉树的高度二叉树的高度是指从根节点到叶子节点的最短路径长度。
对于一个空树而言,它的高度为0;对于只有一个根节点的树而言,它的高度为1。
由此可知,二叉树的高度总是比深度大一。
1.3 二叉树的性质三:二叉树的节点数量对于一个深度为k的二叉树而言,它最多包含2^k - 1个节点。
而对于一个拥有n个节点的二叉树而言,它的深度最多为log2(n+1)。
1.4 二叉树的性质四:满二叉树满二叉树是一种特殊类型的二叉树,它的每个节点要么是叶子节点,要么拥有两个子节点。
满二叉树的性质是:对于深度为k的满二叉树而言,它的节点数量一定是2^k - 1。
1.5 二叉树的性质五:完全二叉树完全二叉树是一种特殊类型的二叉树,它的所有叶子节点都集中在树的最低两层,并且最后一层的叶子节点从左到右依次排列。
对于一个深度为k的完全二叉树而言,它的节点数量一定在2^(k-1)和2^k之间。
2. 二叉树的遍历二叉树的遍历是指按照一定的顺序访问二叉树的所有节点。
二叉树的遍历主要包括前序遍历、中序遍历和后序遍历三种。
2.1 前序遍历(Pre-order traversal)前序遍历的顺序是:根节点 -> 左子树 -> 右子树。
对于一个二叉树而言,前序遍历的结果就是按照“根-左-右”的顺序访问所有节点。
2.2 中序遍历(In-order traversal)中序遍历的顺序是:左子树 -> 根节点 -> 右子树。
对于一个二叉树而言,中序遍历的结果就是按照“左-根-右”的顺序访问所有节点。
2.3 后序遍历(Post-order traversal)后序遍历的顺序是:左子树 -> 右子树 -> 根节点。
二叉树的存储结构及基本操作二叉树是一种常见的数据结构,广泛应用于计算机科学领域。
二叉树具有其独特的存储结构和基本操作,下面将详细介绍。
一、二叉树的存储结构二叉树的存储结构通常有两种形式:顺序存储和链式存储。
1. 顺序存储顺序存储是将二叉树中的所有元素按照一定的顺序存储在一段连续的内存单元中,通常采用数组来表示。
对于任意一个节点i,其左孩子节点的位置为2*i+1,右孩子节点的位置为2*i+2。
这种存储方式的优点是访问速度快,但需要预先确定节点总数,且不易于插入和删除操作。
2. 链式存储链式存储是采用指针的方式将二叉树的节点链接起来。
每个节点包含数据元素以及指向左孩子节点和右孩子节点的指针。
链式存储方式的优点是易于插入和删除操作,但访问速度较慢。
二、二叉树的基本操作1. 创建二叉树创建二叉树的过程就是将数据元素按照一定的顺序插入到二叉树中。
对于顺序存储的二叉树,需要预先分配内存空间;对于链式存储的二叉树,可以直接创建节点对象并链接起来。
2. 遍历二叉树遍历二叉树是指按照某种规律访问二叉树中的所有节点,通常有前序遍历、中序遍历和后序遍历三种方式。
前序遍历的顺序是根节点-左孩子节点-右孩子节点;中序遍历的顺序是左孩子节点-根节点-右孩子节点;后序遍历的顺序是左孩子节点-右孩子节点-根节点。
对于顺序存储的二叉树,可以采用循环结构实现遍历;对于链式存储的二叉树,需要使用指针逐个访问节点。
3. 查找元素在二叉树中查找元素,需要根据一定的规则搜索所有节点,直到找到目标元素或搜索范围为空。
对于顺序存储的二叉树,可以采用线性查找算法;对于链式存储的二叉树,可以采用深度优先搜索或广度优先搜索算法。
4. 插入元素在二叉树中插入元素需要遵循一定的规则,保证二叉树的性质。
对于顺序存储的二叉树,插入操作需要移动大量元素;对于链式存储的二叉树,插入操作相对简单,只需修改指针即可。
5. 删除元素在二叉树中删除元素同样需要遵循一定的规则,保证二叉树的性质。
二叉树的储存结构的实现及应用二叉树是一种常见的数据结构,它在计算机科学和算法设计中广泛应用。
二叉树的储存结构有多种实现方式,包括顺序储存结构和链式储存结构。
本文将从这两种储存结构的实现和应用角度进行详细介绍,以便读者更好地理解二叉树的储存结构及其在实际应用中的作用。
一、顺序储存结构的实现及应用顺序储存结构是将二叉树的节点按照从上到下、从左到右的顺序依次存储在一维数组中。
通常采用数组来实现顺序储存结构,数组的下标和节点的位置之间存在一定的对应关系,通过数学计算可以快速找到节点的父节点、左孩子和右孩子。
顺序储存结构的实现相对简单,利用数组的特性可以迅速随机访问节点,适用于完全二叉树。
1.1 实现过程在采用顺序储存结构的实现中,需要首先确定二叉树的深度,然后根据深度确定数组的长度。
通过数学计算可以得到节点间的位置关系,初始化数组并按照规定的顺序将二叉树节点逐一填入数组中。
在访问二叉树节点时,可以通过计算得到节点的父节点和子节点的位置,从而实现随机访问。
1.2 应用场景顺序储存结构适用于完全二叉树的储存和遍历,常见的应用场景包括二叉堆和哈夫曼树。
二叉堆是一种特殊的二叉树,顺序储存结构可以方便地实现它的插入、删除和调整操作,因此在堆排序、优先队列等算法中得到广泛应用。
哈夫曼树则是数据压缩领域的重要应用,通过顺序储存结构可以有效地构建和处理哈夫曼树,实现压缩编码和解码操作。
二、链式储存结构的实现及应用链式储存结构是通过指针将二叉树的节点连接起来,形成一个类似链表的结构。
每个节点包含数据域和指针域,指针域指向节点的左右孩子节点。
链式储存结构的实现相对灵活,适用于任意形态的二叉树,但需要额外的指针空间来存储节点的地址信息。
2.1 实现过程在链式储存结构的实现中,每个节点需要定义为一个包含数据域和指针域的结构体或类。
通过指针来连接各个节点,形成一个二叉树的结构。
在树的遍历和操作中,可以通过指针的操作来实现节点的访问和处理,具有较高的灵活性和可扩展性。
二叉树的顺序存储及基本操作二叉树的顺序存储是将树中的节点按照完全二叉树从上到下、从左到右的顺序依次存储到一个一维数组中,采用这种方式存储的二叉树也被称为完全二叉树。
一、在使用顺序存储方式时,可以使用以下公式来计算一个节点的左右子节点和父节点:
1. 左子节点:2i+1(i为父节点的在数组中的下标)
2. 右子节点:2i+2
3. 父节点:(i-1)/2(i为子节点在数组中的下标)
二、基本操作:
1. 创建二叉树:按照上述公式将节点存储到数组中。
2. 遍历二叉树:可采用递归或非递归方式,进行前序、中序、后序、层次遍历。
3. 插入节点:先将节点插入到数组末尾,然后通过比较节点和其父节点的大小,进行上浮操作直到满足二叉树的性质。
4. 删除节点:先将待删除节点和最后一个节点交换位置,然后通过比较交换后的节点和其父节点的大小,进行下沉操作直到满足二
叉树的性质。
5. 查找节点:根据节点值进行查找,可采用递归或非递归方式。
6. 修改节点:根据节点值进行查找,然后进行修改操作。
基本二叉树知识讲解一、有关二叉树的学习性质1:二叉树上叶子结点数等于度为2的结点数加1。
性质2:二叉树的第i层上至多有2的i次方减1个结点(i>=1)。
性质3:深度为h的二叉树至多有2的h次方减1个结点。
满二叉树:在一棵二叉树中,当第i层的结点树为2的i次方减1个时,称此层的结点数是满的。
当一棵二叉树中的每一层都满时,称此树为满二叉树。
特性:除叶子结点以外的其他的结点的度皆为2,且叶子结点在同一层上。
深度为h的满二叉树中的结点数为2的h次方减1。
性质4:设含有n个结点的完全二叉树的深度为k,则k=(int)(log2n)+1,即深度k等于log2n的整数部分再加1。
二叉树的存储结构1:顺序存储结构二叉树的顺序存储结构类型定义如下:#define TREEMINSIZE 10typedef struct{BTreeDT(数据类型) *base;int spacesize;BTreeDT nullvalue;}SeqTree;2:链式存储结构(一般的二叉树主要采用链式存储结构通常有二叉链表和三叉链表两种形式)1>二叉链表存储结构二叉链表中的每个结点由data,lchild和rchild三个域组成,定义如下:typedef struct bkbtnode{BTreeDT data;struct bkbtnode *lchild;struct bkbtnode *rchild;}BTNode,*BKBTree;在二叉链表中,查找某结点的孩子很容易实现,但查找某结点的双亲不方便。
一棵喊有n个结点的二叉树采用二叉链表存储时,将有2n-(n-1)=n+1个指针域是空的。
2>三叉链表存储结构typedef struct tkbtnode{BTreeDT data;struct tkbtnode *lchild;struct tkbtnode *rchild;struct tkbtnode *parent;}TKBTNode,*TKBTree;其中,parent域存放该结点双亲的指针。
公共基础专题探究——二叉树1.6 树与二叉树树是一种简单的非线性结构,所有元素之间具有明显的层次特性。
在树结构中,没有前件的结点只有一个,称为树的根结点,简称树的根。
每一个结点可以有多个后件,称为该结点的子结点。
没有后件的结点称为叶子结点。
在树结构中,一个结点所拥有的后件的个数称为该结点的度,所有结点中最大的度称为树的度。
为该结点的左子树与右子树。
二叉树的基本性质:必考的题目(1)在二叉树的第k层上,最多有2k-1(k≥1)个结点;(2)深度为m的二叉树最多有2m-1个结点;(3)度为0的结点(即叶子结点)总是比度为2的结点多一个;(4)二叉树中 n = n0 +n1 +n2k层上有2k-1个结点深度为m的满二叉树有2m-1个结点。
若干结点。
二叉树的遍历:(一般画个图要你把顺序写出来)后序遍历(访问根结点在访问左子树和访问右子树之后)重点题型:二叉树的遍历例1:某二叉树的前序序列为ABCD,中序序列为DCBA,则后序序列为(DCBA )。
【解析】前序序列为ABCD,可知A为根结点。
根据中序序列为DCBA可知DCB是A的左子树。
根据前序序列可知B是CD的根结点。
再根据中序序列可知DC是结点B的左子树。
根据前序序列可知,C是D的根结点,故后序序列为DCBA例2:对下列二叉树进行前序遍历的结果为 ABDYECFXZ例3:设二叉树如下,则后序序列为 DGEBHFCA【解析】本题中前序遍历为ABDEGCFH,中序遍历为DBGEAFHC,后序遍历为DGEBHFCA完全二叉树指除最后一层外,每一层上的结点数均达到最大值,在最后堆排序问题:例1:已知前序序列与中序序列均为ABCDEFGH,求后序序列【解析】设根节点为D≠0,左子树为L,右子树为R,有遍历顺序为:前:D-L-R 已知ABCDEFGH中:L-D-R 已知ABCDEFGH后:L-R-D 待求由此可知,L=0,D-R= ABCDEFGH故R-D=HGFEDCBA,即后序序列= HGFEDCBA变式训练1:已知后序序列与中序序列均为ABCDEFGH,求前序序列答案:HGFEDCBA,(这次R=0)结论:若前序序列与中序序列均为某序列,则后序序列为该序列的倒序,且为折线;同样地,若后序序列与中序序列均为某序列,则前序序列为该序列的倒序,且为折线例2:已知前序序列=ABCD,中序序列=DCBA,求后序序列【解析】设根节点为D≠0,左子树为L,右子树为R,有遍历顺序为:前:D-L-R 已知ABCD中:L-D-R 已知DCBA后:L-R-D 待求因为ABCD与DCBA正好相反,由此可知,R=0所以D-L=ABCD,即L-D=DCBA所以后序序列= DCBA变式训练2-1:中序序列=BDCA,后序序列=DCBA,求前序序列【解析】设根节点为D≠0,左子树为L,右子树为R,有遍历顺序为:前:D-L-R 待求中:L-D-R 已知BDC,A后:L-R-D 已知DCB,A通过观察可知,R=0,L={B,D,C},D=A中、后变换时,{B,D,C}发生了变化,说明左子树结构特殊,进一步令中’:L’-D’-R’已知B,DC后’:L’-R’-D’已知DC,B可知L’=0,即D’=B,R’= DC可以画出二叉树示意图为:Array所以前序序列= ABCD变式训练2-2:中序序列=ABC,后序序列=CBA,求前序序列【解析】设根节点为D≠0,左子树为L,右子树为R,有遍历顺序为:前:D-L-R 待求中:L-D-R 已知ABC后:L-R-D 已知通过观察可知,L=0,D-R=ABC,R-D=CBA所以前序序列=D-L-R= D-R=ABC变式训练2-3:前序序列=ABC,中序序列=CBA,求后序序列【解析】设根节点为D≠0,左子树为L,右子树为R,有遍历顺序为:前:D-L-R 已知A,BC中:L-D-R 已知CB,A后:L-R-D 待求通过观察可知,D=A ,L={B,C},R=0所以后序序列=CBA (一边偏)题型二:求二叉树的深度。
计算机二级二叉树知识点1.二叉树的定义:二叉树是一种常见的树形结构,其中每个节点最多有两个子节点,分别称为左子节点和右子节点。
二叉树的节点结构通常包括一个数据元素和指向左右子节点的指针。
2.二叉树的性质:(1)二叉树的第i层最多有2^(i-1)个节点。
(2)高度为h的二叉树最多有2^h-1个节点。
(3)对于任意一棵二叉树,如果其叶子节点数为n0,度为2的节点数为n2,则n0=n2+1(4)一棵深度为k且节点总数为n的二叉树,当且仅当其满足2^(k-1)<=n<=2^k-1时,才称为完全二叉树。
3.二叉树的分类:(1)满二叉树:除了叶子节点之外,每个节点都有两个子节点,且所有叶子节点在同一层次上。
(2)完全二叉树:最后一层之前的层都是满的,并且最后一层的节点都靠左排列。
(3)平衡二叉树:左右子树的高度差不超过1的二叉树。
(4)线索二叉树:对于每个节点,除了指向其左右子节点的指针外,还包含指向其在其中一种序列下的前驱节点和后继节点的指针。
4.二叉树的遍历方法:(1)前序遍历:先访问根节点,然后递归地遍历左子树,最后递归地遍历右子树。
(2)中序遍历:先递归地遍历左子树,然后访问根节点,最后递归地遍历右子树。
(3)后序遍历:先递归地遍历左子树,然后递归地遍历右子树,最后访问根节点。
(4)层次遍历:按照从上到下、从左到右的顺序逐层访问每个节点。
5.二叉树:二叉树(Binary Search Tree,BST)是一种特殊的二叉树,它的每个节点的值都大于其左子树中的所有节点值,小于其右子树中的所有节点值。
因此,对于一个二叉树,可以采用中序遍历的方法得到一个有序序列。
二叉树的插入操作:按照二叉树的定义,从根节点开始,将要插入的值与当前节点的值比较,如果小于当前节点的值,则向左子树递归插入,如果大于当前节点的值,则向右子树递归插入,直至找到一个空节点,然后插入新节点。
二叉树的删除操作:删除一个节点需要考虑三种情况:删除节点没有子节点、只有一个子节点、有两个子节点。
二叉树知识点总结二叉树是一种常见的数据结构,它由节点和边组成,每个节点最多有两个子节点。
以下是关于二叉树的知识点总结。
1. 二叉树的基本概念二叉树是一种树形结构,它由节点和边组成。
每个节点最多有两个子节点,分别称为左子节点和右子节点。
如果一个节点没有子节点,则称其为叶子节点。
二叉树可以为空。
2. 二叉树的遍历方式遍历是指按照一定顺序访问二叉树中的所有节点。
常见的遍历方式有前序遍历、中序遍历和后序遍历。
前序遍历:先访问当前节点,然后递归访问左子树和右子树。
中序遍历:先递归访问左子树,然后访问当前节点,最后递归访问右子树。
后序遍历:先递归访问左子树和右子树,最后访问当前节点。
3. 二叉搜索树二叉搜索树(Binary Search Tree)也称为有序二叉树或排序二叉树。
它是一种特殊的二叉树,在满足以下条件的情况下被称为“搜索”:对于任意节点,其左子树中的所有节点的值都小于该节点的值。
对于任意节点,其右子树中的所有节点的值都大于该节点的值。
左右子树也分别为二叉搜索树。
二叉搜索树支持快速查找、插入和删除操作。
它还有一些变种,如平衡二叉搜索树(AVL Tree)和红黑树(Red-Black Tree)等。
4. 二叉堆二叉堆是一种特殊的完全二叉树,它分为最大堆和最小堆两种类型。
最大堆满足父节点的值大于等于其子节点的值,最小堆满足父节点的值小于等于其子节点的值。
在最大堆中,根节点是整个堆中最大的元素;在最小堆中,根节点是整个堆中最小的元素。
二叉堆常用来实现优先队列(Priority Queue),即按照一定优先级顺序处理元素。
5. 二叉树常见问题5.1 判断是否为平衡二叉树平衡二叉树(Balanced Binary Tree)是指任意节点左右子树高度差不超过1的二叉搜索树。
判断一个二叉搜索树是否为平衡二叉树可以通过递归遍历每个节点,计算其左右子树的高度差。
5.2 判断是否为完全二叉树完全二叉树(Complete Binary Tree)是指除了最后一层外,其他层都是满的,并且最后一层的节点都靠左排列的二叉树。