算法与数据结构学习(33)-树结构(基础)

为什么使用树结构

1.数组存储方式的分析 优点:通过下标方式访问元素,速度快。对于有序数组,还可使用二分查找提高检索速度。 缺点:如果要检索具体某个值,或者插入值(按一定顺序)会整体移动,效率较低 [示意图]

2.链式存储方式的分析 优点:在一定程度上对数组存储方式有优化(比如:插入一个数值节点,只需要将插入节点,链接到链表中即可, 删除效率也很好)。 缺点:在进行检索时,效率仍然较低,比如(检索某个值,需要从头节点开始遍历)

3.树存储方式的分析 能提高数据存储,读取的效率, 比如利用 二叉排序树(Binary Sort Tree),既可以保证数据的检索速度,同时也可以保证数据的插入,删除,修改的速度。

树的示意

在这里插入图片描述
树的常用术语(结合示意图理解):

节点
根节点
父节点
子节点
叶子节点 (没有子节点的节点)
节点的权(节点值)
路径(从root节点找到该节点的路线)

子树
树的高度(最大层数)
森林 :多颗子树构成森林

二叉树概念

在这里插入图片描述
1.树有很多种,每个节点最多只能有两个子节点的一种形式称为二叉树。

2.二叉树的子节点分为左节点和右节点。

3.如果该二叉树的所有叶子节点都在最后一层,并且结点总数= 2^n -1 , n 为层数,则我们称为满二叉树。

4.如果该二叉树的所有叶子节点都在最后一层或者倒数第二层,而且最后一层的叶子节点在左边连续,倒数第二层的叶子节点在右边连续,我们称为完全二叉树。
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二叉树遍历的说明
前序遍历: 先输出父节点,再遍历左子树和右子树
中序遍历: 先遍历左子树,再输出父节点,再遍历右子树
后序遍历: 先遍历左子树,再遍历右子树,最后输出父节点
小结: 看输出父节点的顺序,就确定是前序,中序还是后序

分析二叉树的前序、中序、后序遍历
在这里插入图片描述
1.创建二叉树
2.前序遍历
2.1先输出当前结点(初始的时候是root结点)
2.2如果左子节点不为空,则继续递归前序遍历
2.3如果右子节点不为空,则继续递归前序遍历
3.中序遍历
3.1如果当前的左子节点不为空,则递归中序遍历,
3.2输出当前结点
3.3如果当前结点的右子节点不为空,则递归中序遍历
4.后序遍历
4.1如果当前的左子节点不为空,则递归后序遍历,
4.2如果当前的右子节点不为空,则递归后序遍历,
4.3输出当前结点

二叉树前中后序遍历代码实现

package tree;

public class BinaryTreeDemo {

	public static void main(String[] args) {
		
		//需要创建一科二叉树
		BinartTree binartTree = new BinartTree();
		//创建需要的结点
		HeroNode root = new HeroNode(1,"宋江");
		HeroNode node2 = new HeroNode(2,"吴用");
		HeroNode node3 = new HeroNode(3,"卢俊义");
		HeroNode node4 = new HeroNode(4,"林冲");
		HeroNode node5 = new HeroNode(5,"关胜");
		
		//我们先手动创建二叉树
		root.setLeft(node2);
		root.setRight(node3);
		node3.setRight(node4);
		node3.setLeft(node5);
		binartTree.setRoot(root);
		
		//测试:
		System.out.println("前序遍历");
		binartTree.preOrder();
		
		System.out.println("中序遍历");
		binartTree.infixOrder();
		
		System.out.println("后序遍历");
		binartTree.postOrder();
		

	}

}

//定义一个二叉树
class BinartTree{
	private HeroNode root;
	
	public void setRoot(HeroNode root) {
		this.root = root;
	}
	
	//前序遍历
	public void preOrder() {
		if(this.root != null) {
			this.root.preOrder();
		}else {
			System.out.println("二叉树为空,无法遍历");
		}
	}
	
	//中序遍历
	public void infixOrder() {
		if(this.root != null) {
			this.root.infixOrder();
		}else {
			System.out.println("二叉树为空,无法遍历");
		}
	}
	
	//后序遍历
	public void postOrder() {
		if(this.root != null) {
			this.root.postOrder();
		}else {
			System.out.println("二叉树为空,无法遍历");
		}
	}
}

//先创建HeroNode结点
class HeroNode{
	private int no;
	private String name;
	private HeroNode left;//默认null
	private HeroNode right;//默认null
	
	public HeroNode(int no, String name) {
		super();
		this.no = no;
		this.name = name;
	}

	public int getNo() {
		return no;
	}

	public void setNo(int no) {
		this.no = no;
	}

	public String getName() {
		return name;
	}

	public void setName(String name) {
		this.name = name;
	}

	public HeroNode getLeft() {
		return left;
	}

	public void setLeft(HeroNode left) {
		this.left = left;
	}

	public HeroNode getRight() {
		return right;
	}

	public void setRight(HeroNode right) {
		this.right = right;
	}

	@Override
	public String toString() {
		return "HeroNode [no=" + no + ", name=" + name + "]";
	}
	
	//编写前序遍历方法
	public void preOrder() {
		System.out.println(this);//先输出父节点
		//递归向左子树序遍遍历
		if(this.left !=null) {
			this.left.preOrder();
		}
		//递归向右子树序遍遍历
		if(this.right !=null) {
			this.right.preOrder();
		}
	}
	
	//中序遍历
	public void infixOrder() {
		//递归左子树中序遍历
		if(this.left !=null) {
			this.left.infixOrder();
		}
		//输出父节点
		System.out.println(this);
		//递归向右子树中序遍历
		if(this.right !=null) {
			this.right.infixOrder();
		}
	}
	
	//后序遍历
	public void postOrder() {
		// 递归左子树后序遍历
		if (this.left != null) {
			this.left.postOrder();
		}
		// 递归向右子树后序遍历
		if (this.right != null) {
			this.right.postOrder();
		}
		// 输出父节点
		System.out.println(this);
	}
	
}

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