文章目录

1.树概念及结构
2.二叉树概念及结构

1.树概念及结构

1.1树的概念

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。把它叫做树是因为它看起来像一棵倒挂的树，也就是说它是根朝上，而叶朝下的。

有一个特殊的结点，称为根结点，根节点没有前驱结点（第一个）
除根节点外，其余结点被分成M(M>0)个互不相交的集合T1、T2、……、Tm，其中每一个集合Ti(1<= i<=
m)又是一棵结构与树类似的子树每棵子树的根结点有且只有一个前驱，可以有0个或多个后继.
因此，树是递归定义的。

递归：大问题包含小问题，小问题再包含小问题，不断分下去任何一棵树都被分为根和子树，子树有可以进行同样的划分

注意：
树形结构中，子树之间不能有交集，否则就不是树形结构
除了根结点外，每个结点有且仅有一个父结点
一棵N结点的树有N-1条边

1.2 树的相关概念

在这里插入图片描述

节点的度：一个节点含有的子树的个数称为该节点的度；如上图：A的为6，D为1，E为2，F为3等等

叶节点或终端节点：度为0的节点称为叶节点；如上图：B、C、H、I…等节点为叶节点

非终端节点或分支节点：度不为0的节点；如上图：D、E、F、G…等节点为分支节点

双亲节点或父节点：若一个节点含有子节点，则这个节点称为其子节点的父节点；如上图：A是B的父节点，A都是BCDEFG的父节点

孩子节点或子节点：一个节点含有的子树的根节点称为该节点的子节点；如上图：B是A的孩子节点，BCDEFG都是A的子节点

兄弟节点：具有相同父节点的节点互称为兄弟节点；如上图：B、C、D、E、F、G是兄弟节点

树的度：一棵树中，最大的节点的度称为树的度；如上图：树的度为6

节点的层次：从根开始定义起，根为第1层，根的子节点为第2层，以此类推；

树的高度或深度：树中节点的最大层次；如上图：树的高度为4

堂兄弟节点：双亲在同一层的节点互为堂兄弟；如上图：H、I互为兄弟节点

节点的祖先：从根到该节点所经分支上的所有节点；如上图：A是所有节点的祖先
自己是否是自己的祖先需要看题目给的条件。

子孙：以某节点为根的子树中任一节点都称为该节点的子孙。如上图：所有节点都是A的子孙

森林：由m（m>0）棵互不相交的树的集合称为森林；
并查集就是一棵森林

1.3 树的表示

树结构相对线性表就比较复杂了，要存储表示起来就比较麻烦了，既然保存值域，也要保存结点和结点之间的关系

实际中树有很多种表示方式如：双亲表示法，孩子表示法、孩子双亲表示法以及孩子兄弟表示法等。

我们这里就简单的了解其中最常用的孩子兄弟表示法。

//此法就比较麻烦，除非确定树的度数
//但也会存在空间浪费，因为不是每一个结点的度数都是6
// 树的度是6
struct TreeNode
{
    
    
	int data;//表示结点位置存的值

	struct TreeNode* child1;
	struct TreeNode* child2;
	struct TreeNode* child3;
	struct TreeNode* child4;
	struct TreeNode* child5;
	struct TreeNode* child6;
	// ...
};


// 不确定树的度
//使用C语言依旧麻烦，没有顺序表的库
typedef struct TreeNode* SLDataType;
struct TreeNode
{
    
    
	int data;

	// 顺序表存孩子的指针
	SeqList _childs;
	// ...
	//c++写法
	// vector<struct TreeNode*> vChild;
};

//最优结构，表示方式
// 左孩子右兄弟
//不用管树的度是多少，只需要定义两个指针
typedef int DataType;
struct TreeNode
{
    
    
	struct TreeNode* firstChild1;    // 第一个孩子结点
	struct TreeNode* pNextBrother;   // 指向其下一个兄弟结点
	DataType data;               // 结点中的数据域
};

这种方法的优点：方便，只需管理第一个结点就可以了指向左边的第一个孩子，剩下的用兄弟指针连接

没有指针浪费结构简单

1.4 树在实际中的运用（表示文件系统的目录树结构）

遍历文件系统

2.二叉树概念及结构

2.1概念

一棵二叉树是结点的一个有限集合，该集合:

或者为空
由一个根节点加上两棵别称为左子树和右子树的二叉树组成

注意：
每个结点最多只有两个孩子
树的所有概念都可以用在二叉树中

在这里插入图片描述

从上图看出：

二叉树不存在度大于2的结点

二叉树的子树有左右之分，次序不能颠倒，因此二叉树是有序树

注意：对于任意的二叉树都是由以下几种情况复合而成的：
在这里插入图片描述

2.2 特殊的二叉树：

满二叉树：一个二叉树，如果每一个层的结点数都达到最大值，则这个二叉树就是满二叉树。也就是说，如果一个二叉树的层数为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1至n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。
前k-1层都是满的，最后一层不满，从左到右是连续的

2.3 二叉树的性质

若规定根节点的层数为1，则一棵非空二叉树的第i层上最多有2^( i-1)个结点.
若规定根节点的层数为1，则深度为h的二叉树的最大结点数是 2^h-1.
对任何一棵二叉树, 如果度为0其叶结点个数为n0 , 度为2的分支结点个数为 n2,则有 n0＝n2 ＋1
度为0的比度为2的永远多一个（任何二叉树都满足）
若规定根节点的层数为1，具有n个结点的满二叉树的深度，h= log2^(n+1) (ps：是log以2为底，n+1为对数)
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数组顺序对所有节点从0开始编号，则对于序号为i的结点有：
若i>0，i位置节点的双亲序号：(i-1)/2；i=0，i为根节点编号，无双亲节点
若2i+1<n，左孩子序号：2i+1，2i+1>=n否则无左孩子
若2i+2<n，右孩子序号：2i+2，2i+2>=n否则无右孩子

2.4 二叉树的存储结构

二叉树一般可以使用两种结构存储，一种顺序结构，一种链式结构。

顺序存储
顺序结构存储就是使用数组来存储，一般使用数组只适合表示完全二叉树，因为不是完全二叉树会有空间的浪费。

而现实中使用中只有堆才会使用数组来存储，关于堆我们后面的章节会专门讲解。

二叉树顺序存储在物理上是一个数组，在逻辑上是一颗二叉树。

数组优势：用数组下标（从0开始）可以算父子间的关系
leftchild = parent2+1* 奇数
rightchild = parent2+2* 偶数
parent = (child-1)/2
使用统一公式但适合满二叉树，或完全二叉树

链式存储
二叉树的链式存储结构是指，用链表来表示一棵二叉树，即用链来指示元素的逻辑关系。

通常的方法是链表中每个结点由三个域组成，数据域和左右指针域，左右指针分别用来给出该结点左孩子和右孩子所在的链结点的存储地址。

链式结构又分为二叉链和三叉链

教你一目了然树的概念与结构(入门级）