课堂笔记:树的逻辑结构、树的存储结构

树的逻辑结构
:n(n≥0)个结点的有限集合。
当n=0时,称为空树
任意一棵非空树满足以下条件:
⑴有且仅有一个特定的称为根的结点;
⑵当n>1时,除根结点之外的其余结点被分成m(m>0)个互不相交的有限集合T1,T2,… ,Tm,其中每个集合又是一棵树,并称为这个根结点的子树。
树的定义是采用递归方法
树的基本术语
结点的度:结点所拥有的子树的个数。
树的度:树中各结点度的最大值。
叶子结点:度为0的结点,也称为终端结点。
分支结点:度不为0的结点,也称为非终端结点。
孩子、双亲:树中某结点子树的根结点称为这个结点的孩子结点,这个结点称为它孩子结点的双亲结点;
兄弟:具有同一个双亲的孩子结点互称为兄弟。
路径:如果树的结点序列n1, n2, …, nk有如下关系:结点ni是ni+1的双亲(1<=i<k),则把n1, n2, …, nk称为一条由n1至nk的路径;路径上经过的边的个数称为路径长度
祖先、子孙:在树中,如果有一条路径从结点x到结点y,那么x就称为y的祖先,而y称为x的子孙。
结点所在层数:根结点的层数为1;对其余任何结点,若某结点在第k层,则其孩子结点在第k+1层。
树的深度:树中所有结点的最大层数,也称高度
层序编号:将树中结点按照从上层到下层、同层从左到右的次序依次给他们编以从1开始的连续自然数。
有序树、无序树:如果一棵树中结点的各子树从左到右是有次序的,称这棵树为有序树;反之,称为无序树。
森林:m (m≥0)棵互不相交的树的集合。
树的遍历:从根结点出发,按照某种次序访问树中所有结点,使得每个结点被访问一次且仅被访问一次。
遍历的实质:树结构(非线性结构)→线性结构。
树通常有前序(根)遍历后序(根)遍历层序(次)遍历三种方式。
前序遍历
树的前序遍历操作定义为:若树为空,不进行遍历;否则 ⑴ 访问根结点; ⑵ 按照从左到右的顺序前序遍历根结点的每一棵子树。
后序遍历
树的后序遍历操作定义为:若树为空,则遍历结束;否则 ⑴ 按照从左到右的顺序后序遍历根结点的每一棵子树; ⑵ 访问根结点。
层序遍历
树的层序遍历操作定义为:从树的第一层(即根结点)开始,自上而下逐层遍历,在同一层中,按从左到右的顺序对结点逐个访问。
树的存储结构
树中结点之间的逻辑关系:一对多的关系。
存储结构的关键:如何表示结点的双亲和孩子。
双亲表示法
基本思想:用一维数组来存储树的各个结点(一般按层序存储), 数组中的一个元素对应树中的一个结点, 每个结点记录两类信息:结点的数据信息以及该结点的双亲在数组中的下标。
双亲表示法中结点数据类型的定义

template <class T>
struct PNode{
     T data; 
     int parent; 
};

孩子表示法-多重链表表示法(节点中的指针域表示孩子)
链表中的每个结点包括一个数据域和多个指针域,每个指针域指向该结点的一个孩子结点。
方案一:指针域的个数等于树的度
缺点:浪费空间
方案二:指针域的个数等于该结点的度
缺点:结点结构不一致
孩子表示法-孩子链表表示法(每个节点创建一个单链表)
特点:将每个结点的所有孩子放在一起,构成线性表。
基本思想: 把每个结点的孩子排列起来,看成是一个线性表,且以单链表存储,则n个结点共有 n 个孩子链表。
这 n 个单链表共有 n 个头指针,这 n 个头指针又组成了一个线性表。
为了便于进行查找采用顺序存储存储每个链表的头指针。
最后,将存放 n 个头指针的数组和存放n个结点的数组结合起来,构成孩子链表的表头数组。
孩子结点

struct CTNode {
     int child;      
     CTNode *next; 
};

表头结点

template <class T>
struct CBNode {
     T data;     
     CTNode *firstchild; 
};

孩子兄弟表示法
某结点的第一个孩子是惟一的,某结点的右兄弟是惟一的,设置两个分别指向该结点的第一个孩子和右兄弟的指针。
结点结构

template <class T>
struct TNode{
     T data;      
     TNode <T> *firstchild, *rightsib; 
};

树的存储结构小结
顺序存储:本质上是静态指针
双亲表示法,双亲、孩子表示法
链式存储:
多重链表表示法,孩子链表表示法,孩子兄弟表示法

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