数据结构-二叉树

一、树

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。

1、有关树的几个重要概念

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①结点的度:一个结点含有子树的个数称为该结点的度。上图A结点的度为6
②树的度:一棵树中,所有结点度的最大值。上图树的度为6
③叶子节点:度为0的结点
④双亲结点或父结点:若一个结点含有子结点,则这个结点称为其子结点的父结点
⑤孩子结点或子结点:一个结点含有父结点,则这个结点称为其父结点的子结点
⑥根结点:一棵树中,没有双亲结点的结点
⑦树的高度或深度:树中结点的最大层次

树的表示形式
双亲表示法、孩子双亲表示法、孩子表示法、孩子兄弟表示法。

二、二叉树

1、概念

二叉树是每个结点有0-2个子结点组成的一个集合。
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1、二叉树的度不能大于2
2、二叉树的子树有左右之分,不能颠倒次序,因此二叉树又是有序树

2、两种特殊的二叉树

满二叉树: 一棵二叉树,如果每层的结点数都达到最大值,则这棵二叉树就是满二叉树。也就是说,如果一棵二叉树的层数为K,且结点总数是2^k - 1 ,则它就是满二叉树。

完全二叉树: 完全二叉树是效率很高的数据结构,完全二叉树是由满二叉树而引出来的。对于深度为K的,有n个结点的二叉树,当且仅当其每一个结点都与深度为K的满二叉树中编号从0至n-1的结点一一对应时称之为完全二叉树。 要注意的是满二叉树是一种特殊的完全二叉树。
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3、二叉树的性质

  1. 若规定根结点的层数为1,则一棵非空二叉树的第i层上最多有2^(i-1) (i>0)个结点
  2. 若规定只有根结点的二叉树的深度为1,则深度为K的二叉树的最大结点数是2^k - 1 (k>=0)
  3. 对任何一棵二叉树, 如果其叶结点个数为 n0, 度为2的非叶结点个数为 n2,则有n0=n2+1
  4. 具有n个结点的完全二叉树的深度k为log2(n+1) 上取整
  5. 对于具有n个结点的完全二叉树,如果按照从上至下从左至右的顺序对所有节点从0开始编号,则对于序号为i的结点有:
    若i>0,双亲序号:(i-1)/2;i=0,i为根结点编号,无双亲结点
    若2i+1<n,左孩子序号:2i+1,否则无左孩子
    若2i+2<n,右孩子序号:2i+2,否则无右孩

4、二叉树的遍历

二叉树的遍历方式分为:
1、前序遍历(Preorder Traversal):访问根结点—>根的左子树—>根的右子树。
2、中序遍历(Inorder Traversal):根的左子树—>根节点—>根的右子树。
3、后序遍历(Postorder Traversal):根的左子树—>根的右子树—>根节点
4、层序遍历:从二叉树的根结点出发,首先访问第一层的根结点,然后从左到右访问第2层结点,接着第三层,以此类推,自上而下、自左向右逐层访问树的结点。

举例:
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前序遍历为A-B-D-E-H-C-F-G
中序遍历为D-B-E-H-A-F-C-G
后序遍历为D-H-E-B-F-G-C-A

二叉树遍历的实现

// 前序遍历
    public static void preorder(TreeNode root) {
        if(root == null) return;
        System.out.println(root.val + " ");
        preorder(root.left);
        preorder(root.right);
    }
    // 中序遍历
    public static void midorder(TreeNode root) {
        if(root == null) return;
        preorder(root.left);
        System.out.println(root.val + " ");
        preorder(root.right);
    }
    // 后序遍历
    public static void lastorder(TreeNode root) {
        if(root == null) return;
        preorder(root.left);
        preorder(root.right);
        System.out.println(root.val + " ");
    }

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