1.樹(shù)的概念
- 節(jié)點(diǎn):節(jié)點(diǎn)包括一個(gè)數(shù)據(jù)元素及若干指向其他子樹(shù)的分支。
- 節(jié)點(diǎn)的度:節(jié)點(diǎn)所擁有子樹(shù)的個(gè)數(shù)稱(chēng)為節(jié)點(diǎn)的度。
- 葉節(jié)點(diǎn):度為0的節(jié)點(diǎn)成為葉結(jié)點(diǎn),葉結(jié)點(diǎn)也稱(chēng)為終端節(jié)點(diǎn)。
- 分支節(jié)點(diǎn):度不為0的節(jié)點(diǎn)稱(chēng)為分支節(jié)點(diǎn)妻往,分支節(jié)點(diǎn)又稱(chēng)非終端節(jié)點(diǎn)。一棵樹(shù)中排除葉結(jié)點(diǎn)外的所有節(jié)點(diǎn)都是分支節(jié)點(diǎn)试和。
- 祖先節(jié)點(diǎn):從根節(jié)點(diǎn)到該節(jié)點(diǎn)所經(jīng)分支上的所有節(jié)點(diǎn)讯泣。
- 子孫節(jié)點(diǎn):以某節(jié)點(diǎn)為根節(jié)點(diǎn)的子樹(shù)中所有節(jié)點(diǎn)
- 雙親節(jié)點(diǎn):樹(shù)中某節(jié)點(diǎn)有孩子節(jié)點(diǎn),則這個(gè)節(jié)點(diǎn)稱(chēng)為它孩子節(jié)點(diǎn)的雙親節(jié)點(diǎn)阅悍,雙親節(jié)點(diǎn)也成為前驅(qū)節(jié)點(diǎn)好渠。
- 孩子節(jié)點(diǎn):樹(shù)中一個(gè)節(jié)點(diǎn)的子樹(shù)的根節(jié)點(diǎn)稱(chēng)為該節(jié)點(diǎn)的孩子節(jié)點(diǎn),孩子節(jié)點(diǎn)也稱(chēng)為后繼節(jié)點(diǎn)节视。
- 兄弟節(jié)點(diǎn):具有相同雙親節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)稱(chēng)為兄弟節(jié)點(diǎn)拳锚。
- 樹(shù)的度:樹(shù)中所有節(jié)點(diǎn)的度的最大值成為該樹(shù)的度。
- 節(jié)點(diǎn)的層次:從根節(jié)點(diǎn)到樹(shù)中某節(jié)點(diǎn)所經(jīng)路徑上的分支也稱(chēng)為該節(jié)點(diǎn)的層次寻行,根節(jié)點(diǎn)的層次為1霍掺,其他節(jié)點(diǎn)層次是雙親節(jié)點(diǎn)層次加1.
- 樹(shù)的深度:樹(shù)中所有節(jié)點(diǎn)的層次的最大值稱(chēng)為該樹(shù)的深度。
2.二叉樹(shù)
2.1 定義:
二叉樹(shù),是每個(gè)節(jié)點(diǎn)最多只有兩個(gè)分之的樹(shù)結(jié)構(gòu)杆烁,通常分之被稱(chēng)作“左子樹(shù)”或者“右子樹(shù)”牙丽;二叉樹(shù)的分之具有左右次序,且不能隨意顛倒兔魂。
2.2 性質(zhì):
- 性質(zhì)1: 在二叉樹(shù)的第i層上最多有2i-1個(gè)結(jié)點(diǎn)
- 性質(zhì)2: 深度為K的二叉樹(shù)最多有2k -1 個(gè)結(jié)點(diǎn)(K>=1)
- 性質(zhì)3: 對(duì)于任何一顆二叉樹(shù)T,如果其終端結(jié)點(diǎn)數(shù)為n0,度為2的結(jié) 點(diǎn)數(shù)為n2,則n0 = n2 + 1;
- 性質(zhì)4: 具有n個(gè)結(jié)點(diǎn)的完全二叉樹(shù)深度為(log2(n))+1
- 性質(zhì)5:對(duì)具有n個(gè)結(jié)點(diǎn)的完全二叉樹(shù)剩岳,如果按照從上至下和從左至右的順序?qū)Χ?叉樹(shù)的所有結(jié)點(diǎn)從1開(kāi)始編號(hào),則對(duì)于任意的序號(hào)為i的結(jié)點(diǎn)有:
A.如果i>1入热,那么序號(hào)為i的結(jié)點(diǎn)的雙親結(jié)點(diǎn)序號(hào)為i/2;
B.如果i=1,那么序號(hào)為i的結(jié)點(diǎn)為根節(jié)點(diǎn)晓铆,無(wú)雙親結(jié)點(diǎn);
C.如果2i<=n勺良,那么序號(hào)為i的結(jié)點(diǎn)的左孩子結(jié)點(diǎn)序號(hào)為2i;
D.如果2i>n,那么序號(hào)為i的結(jié)點(diǎn)無(wú)左孩子;
E.如果2i+1<=n骄噪,那么序號(hào)為i的結(jié)點(diǎn)右孩子序號(hào)為2i+1;
F.如果2i+1>n尚困,那么序號(hào)為i的結(jié)點(diǎn)無(wú)右孩子。
2.3 五種形態(tài):
2.4 特殊二叉樹(shù)-斜樹(shù)
2.5 完全二叉樹(shù)
若設(shè)二叉樹(shù)的深度為h链蕊,除第 h 層外事甜,其它各層 (1~h-1) 的結(jié)點(diǎn)數(shù)都達(dá)到最大個(gè)數(shù),第 h 層所有的結(jié)點(diǎn)都連續(xù)集中在最左邊滔韵,這就是完全二叉樹(shù)逻谦。
3. 二叉樹(shù)的順序存儲(chǔ)(數(shù)組存儲(chǔ))
滿(mǎn)二叉樹(shù)的順序存儲(chǔ)
一般二叉樹(shù)的順序存儲(chǔ),造成了空間浪費(fèi)
斜樹(shù)的存儲(chǔ)陪蜻,會(huì)造成了嚴(yán)重的空間浪費(fèi)
我們想存儲(chǔ)好二叉樹(shù)邦马,就必須解決空間浪費(fèi)的問(wèn)題。
3.1定義結(jié)構(gòu)體
#define OK 1
#define ERROR 0
#define TRUE 1
#define FALSE 0
#define MAXSIZE 100 /* 存儲(chǔ)空間初始分配量 */
#define MAX_TREE_SIZE 100 /* 二叉樹(shù)的最大結(jié)點(diǎn)數(shù) */
typedef int Status; /* Status是函數(shù)的類(lèi)型,其值是函數(shù)結(jié)果狀態(tài)代碼宴卖,如OK等 */
typedef int CElemType; /* 樹(shù)結(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)類(lèi)型滋将,目前暫定為整型 */
typedef CElemType SqBiTree[MAX_TREE_SIZE]; /* 0號(hào)單元存儲(chǔ)根結(jié)點(diǎn) */
CElemType Nil = 0; /*設(shè)整型以0為空 或者以 INT_MAX(65535)*/
typedef struct {
int level; //結(jié)點(diǎn)層
int order; //本層的序號(hào)(按照滿(mǎn)二叉樹(shù)給定序號(hào)規(guī)則)
}Position;
3.2 二叉樹(shù)的基本操作
//6.1 visit
Status visit(CElemType c){
printf("%d ",c);
return OK;
}
//6.2 構(gòu)造空二叉樹(shù)T,因?yàn)門(mén)是固定數(shù)組,不會(huì)改變.
Status InitBiTree(SqBiTree T){
for (int i = 0; i < MAX_TREE_SIZE; i++) {
//將二叉樹(shù)初始化值置空
T[i] = Nil;
}
return OK;
}
//6.3 按層序次序輸入二叉樹(shù)中的結(jié)點(diǎn)值(字符型或整型),構(gòu)造順序存儲(chǔ)的二叉樹(shù)T
Status CreateBiTree(SqBiTree T){
int i = 0;
//printf("按層序輸入結(jié)點(diǎn)的值(整型),0表示空結(jié)點(diǎn), 輸入999結(jié)束.結(jié)點(diǎn)數(shù)<=%d\n",MAX_TREE_SIZE);
/*
1 -->1
2 3 -->2
4 5 6 7 -->3
8 9 10 -->4
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Nil Nil Nil
*/
while (i < 10) {
T[i] = i+1;
printf("%d ",T[i]);
//結(jié)點(diǎn)不為空,且無(wú)雙親結(jié)點(diǎn)
if (i != 0 && T[(i+1)/2-1] == Nil && T[i] != Nil) {
printf("出現(xiàn)無(wú)雙親的非根結(jié)點(diǎn)%d\n",T[i]);
exit(ERROR);
}
i++;
}
//將空賦值給T的后面的結(jié)點(diǎn)
while (i < MAX_TREE_SIZE) {
T[i] = Nil;
i++;
}
return OK;
}
//技巧:
//如果大家想要2個(gè)函數(shù)的結(jié)果一樣,但是目的不同;
//在順序存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)中, 兩個(gè)函數(shù)完全一樣的結(jié)果
#define ClearBiTree InitBiTree
/*6.4 判斷二叉樹(shù)是否為空
初始條件: 二叉樹(shù)已存在
操作結(jié)果: 若T為空二叉樹(shù),則返回TRUE,否則返回FALSE;
*/
Status BiTreeEmpty(SqBiTree T){
//根結(jié)點(diǎn)為空,則二叉樹(shù)為空
if (T[0] == Nil)
return TRUE;
return FALSE;
}
/*6.5 獲取二叉樹(shù)的深度
初始條件: 二叉樹(shù)已存在
操作結(jié)果: 返回二叉樹(shù)T深度;
*/
int BiTreeDepth(SqBiTree T){
int j = -1;
int i;
//找到最后一個(gè)結(jié)點(diǎn)
//MAX_TREE_SIZE -> 100 -> 10 目的找到最后一個(gè)結(jié)點(diǎn)10的位置
for (i = MAX_TREE_SIZE-1 ; i>=0; i--) {
if (T[i] != Nil)
break;
}
do {
j++;
} while ( powl(2, j) <= i); //計(jì)算2的次冪
return j;
}
/*6.6 返回處于位置e(層,本層序號(hào))的結(jié)點(diǎn)值
初始條件: 二叉樹(shù)T存在,e是T中某個(gè)結(jié)點(diǎn)(的位置)
操作結(jié)構(gòu): 返回處于位置e(層,本層序號(hào))的結(jié)點(diǎn)值
*/
CElemType Value(SqBiTree T,Position e){
/*
Position.level -> 結(jié)點(diǎn)層.表示第幾層;
Position.order -> 本層的序號(hào)(按照滿(mǎn)二叉樹(shù)給定序號(hào)規(guī)則)
*/
//pow(2,e.level-1) 找到層序
printf("%d\n",(int)pow(2,e.level-1));
//e.order
printf("%d\n",e.order);
//4+2-2;
return T[(int)pow(2, e.level-1)+e.order-2];
}
/*6.7 獲取二叉樹(shù)跟結(jié)點(diǎn)的值
初始條件: 二叉樹(shù)T存在
操作結(jié)果: 當(dāng)T不空,用e返回T的根, 返回OK; 否則返回ERROR
*/
Status Root(SqBiTree T,CElemType *e){
if (BiTreeEmpty(T)) {
return ERROR;
}
*e = T[0];
return OK;
}
/*
6.8 給處于位置e的結(jié)點(diǎn)賦值
初始條件: 二叉樹(shù)存在,e是T中某個(gè)結(jié)點(diǎn)的位置
操作結(jié)果: 給處于位置e的結(jié)點(diǎn)賦值Value;
*/
Status Assign(SqBiTree T,Position e,CElemType value){
//找到當(dāng)前e在數(shù)組中的具體位置索引
int i = (int)powl(2, e.level-1)+e.order -2;
//葉子結(jié)點(diǎn)的雙親為空
if (value != Nil && T[(i+1)/2-1] == Nil) {
return ERROR;
}
//給雙親賦空值但是有葉子結(jié)點(diǎn)
if (value == Nil && (T[i*2+1] != Nil || T[i*2+2] != Nil)) {
return ERROR;
}
T[i] = value;
return OK;
}
/*
6.9 獲取e的雙親;
初始條件: 二叉樹(shù)存在,e是T中的某一個(gè)結(jié)點(diǎn)
操作結(jié)果: 若e是T的非根結(jié)點(diǎn), 則返回它的雙親,否則返回"空"
*/
CElemType Parent(SqBiTree T, CElemType e){
//空樹(shù)
if (T[0] == Nil) {
return Nil;
}
for (int i = 1 ; i < MAX_TREE_SIZE; i++) {
//找到e
if (T[i] == e) {
return T[(i+1)/2 - 1];
}
}
//沒(méi)有找到
return Nil;
}
/*
6.10 獲取某個(gè)結(jié)點(diǎn)的左孩子;
初始條件:二叉樹(shù)T存在,e是某個(gè)結(jié)點(diǎn)
操作結(jié)果:返回e的左孩子,若e無(wú)左孩子,則返回"空"
*/
CElemType LeftChild(SqBiTree T,CElemType e){
//空樹(shù)
if (T[0] == Nil) {
return Nil;
}
for (int i = 0 ; i < MAX_TREE_SIZE-1; i++) {
//找到e
if (T[i] == e) {
return T[i*2+1];
}
}
//沒(méi)有找到
return Nil;
}
/*
6.11 獲取某個(gè)結(jié)點(diǎn)的右孩子;
初始條件:二叉樹(shù)T存在,e是某個(gè)結(jié)點(diǎn)
操作結(jié)果:返回e的左孩子,若e無(wú)左孩子,則返回"空"
*/
CElemType RightChild(SqBiTree T,CElemType e){
//空樹(shù)
if (T[0] == Nil) {
return Nil;
}
for (int i = 0 ; i < MAX_TREE_SIZE-1; i++) {
//找到e
if (T[i] == e) {
return T[i*2+2];
}
}
//沒(méi)有找到
return Nil;
}
/*
6.12 獲取結(jié)點(diǎn)的左兄弟
初始條件: 二叉樹(shù)T存在,e是T中某個(gè)結(jié)點(diǎn)
操作結(jié)果: 返回e的左兄弟。若e是T的左孩子或無(wú)左兄弟,則返回"空"
*/
CElemType LeftSibling(SqBiTree T,CElemType e)
{
/* 空樹(shù) */
if(T[0]==Nil)
return Nil;
for(int i=1;i<=MAX_TREE_SIZE-1;i++)
/* 找到e且其序號(hào)為偶數(shù)(是右孩子) */
if(T[i]==e&&i%2==0)
return T[i-1];
return Nil; /* 沒(méi)找到e */
}
/* 6.13 獲取結(jié)點(diǎn)的右兄弟
初始條件: 二叉樹(shù)T存在,e是T中某個(gè)結(jié)點(diǎn)
操作結(jié)果: 返回e的右兄弟症昏。若e是T的右孩子或無(wú)右兄弟,則返回"空"
*/
CElemType RightSibling(SqBiTree T,CElemType e)
{
/* 空樹(shù) */
if(T[0]==Nil)
return Nil;
for(int i=1;i<=MAX_TREE_SIZE-1;i++)
/* 找到e且其序號(hào)為奇數(shù)(是左孩子) */
if(T[i]==e&&i%2==1)
return T[i+1];
return Nil; /* 沒(méi)找到e */
}
3.3 二叉樹(shù)的遍歷
/*
6.14 層序遍歷二叉樹(shù)
*/
void LevelOrderTraverse(SqBiTree T){
int i = MAX_TREE_SIZE-1;
//找到最后一個(gè)非空結(jié)點(diǎn)的序號(hào)
while (T[i] == Nil) i--;
//從根結(jié)點(diǎn)起,按層序遍歷二叉樹(shù)
for (int j = 0; j <= i; j++)
//只遍歷非空結(jié)點(diǎn)
if (T[j] != Nil)
visit(T[j]);
printf("\n");
}
/*
6.15 前序遍歷二叉樹(shù)
*/
void PreTraverse(SqBiTree T,int e){
//打印結(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)
visit(T[e]);
//先序遍歷左子樹(shù)
if (T[2 * e + 1] != Nil) {
PreTraverse(T, 2*e+1);
}
//最后先序遍歷右子樹(shù)
if (T[2 * e + 2] != Nil) {
PreTraverse(T, 2*e+2);
}
}
Status PreOrderTraverse(SqBiTree T){
//樹(shù)不為空
if (!BiTreeEmpty(T)) {
PreTraverse(T, 0);
}
printf("\n");
return OK;
}
/*
6.16 中序遍歷
*/
void InTraverse(SqBiTree T, int e){
/* 左子樹(shù)不空 */
if (T[2*e+1] != Nil)
InTraverse(T, 2*e+1);
visit(T[e]);
/* 右子樹(shù)不空 */
if (T[2*e+2] != Nil)
InTraverse(T, 2*e+2);
}
Status InOrderTraverse(SqBiTree T){
/* 樹(shù)不空 */
if (!BiTreeEmpty(T)) {
InTraverse(T, 0);
}
printf("\n");
return OK;
}
/*
6.17 后序遍歷
*/
void PostTraverse(SqBiTree T,int e)
{ /* 左子樹(shù)不空 */
if(T[2*e+1]!=Nil)
PostTraverse(T,2*e+1);
/* 右子樹(shù)不空 */
if(T[2*e+2]!=Nil)
PostTraverse(T,2*e+2);
visit(T[e]);
}
Status PostOrderTraverse(SqBiTree T)
{
if(!BiTreeEmpty(T)) /* 樹(shù)不空 */
PostTraverse(T,0);
printf("\n");
return OK;
}
4. 二叉樹(shù)的鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)(鏈表存儲(chǔ))
4.1定義結(jié)構(gòu)體
#define OK 1
#define ERROR 0
#define TRUE 1
#define FALSE 0
/* 存儲(chǔ)空間初始分配量 */
#define MAXSIZE 100
/* Status是函數(shù)的類(lèi)型,其值是函數(shù)結(jié)果狀態(tài)代碼随闽,如OK等 */
typedef int Status;
#pragma mark--二叉樹(shù)構(gòu)造
int indexs = 1;
typedef char String[24]; /* 0號(hào)單元存放串的長(zhǎng)度 */
String str;
typedef char CElemType;
CElemType Nil=' '; /* 字符型以空格符為空 */
typedef struct BiTNode /* 結(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu) */
{
CElemType data; /* 結(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù) */
struct BiTNode *lchild,*rchild; /* 左右孩子指針 */
}BiTNode,*BiTree;
4.2 二叉樹(shù)的基本操作
Status StrAssign(String T,char *chars)
{
int i;
if(strlen(chars)>MAXSIZE)
return ERROR;
else
{
T[0]=strlen(chars);
for(i=1;i<=T[0];i++)
T[i]=*(chars+i-1);
return OK;
}
}
/*7.1 打印數(shù)據(jù)*/
Status visit(CElemType e)
{
printf("%c ",e);
return OK;
}
/* 7.2 構(gòu)造空二叉樹(shù)T */
Status InitBiTree(BiTree *T)
{
*T=NULL;
return OK;
}
/* 7.3 銷(xiāo)毀二叉樹(shù)
初始條件: 二叉樹(shù)T存在。
操作結(jié)果: 銷(xiāo)毀二叉樹(shù)T
*/
void DestroyBiTree(BiTree *T)
{
if(*T)
{
/* 有左孩子 */
if((*T)->lchild)
DestroyBiTree(&(*T)->lchild); /* 銷(xiāo)毀左孩子子樹(shù) */
/* 有右孩子 */
if((*T)->rchild)
DestroyBiTree(&(*T)->rchild); /* 銷(xiāo)毀右孩子子樹(shù) */
free(*T); /* 釋放根結(jié)點(diǎn) */
*T=NULL; /* 空指針賦0 */
}
}
#define ClearBiTree DestroyBiTree
/*7.4 創(chuàng)建二叉樹(shù)
按前序輸入二叉樹(shù)中的結(jié)點(diǎn)值(字符),#表示空樹(shù);
*/
void CreateBiTree(BiTree *T){
CElemType ch;
//獲取字符
ch = str[indexs++];
//判斷當(dāng)前字符是否為'#'
if (ch == '#') {
*T = NULL;
}else
{
//創(chuàng)建新的結(jié)點(diǎn)
*T = (BiTree)malloc(sizeof(BiTNode));
//是否創(chuàng)建成功
if (!*T) {
exit(OVERFLOW);
}
/* 生成根結(jié)點(diǎn) */
(*T)->data = ch;
/* 構(gòu)造左子樹(shù) */
CreateBiTree(&(*T)->lchild);
/* 構(gòu)造右子樹(shù) */
CreateBiTree(&(*T)->rchild);
}
}
/*
7.5 二叉樹(shù)T是否為空;
初始條件: 二叉樹(shù)T存在
操作結(jié)果: 若T為空二叉樹(shù),則返回TRUE,否則FALSE
*/
Status BiTreeEmpty(BiTree T)
{
if(T)
return FALSE;
else
return TRUE;
}
/*
7.6 二叉樹(shù)T的深度
初始條件: 二叉樹(shù)T存在
操作結(jié)果: 返回T的深度
*/
int BiTreeDepth(BiTree T){
int i,j;
if(!T)
return 0;
//計(jì)算左孩子的深度
if(T->lchild)
i=BiTreeDepth(T->lchild);
else
i=0;
//計(jì)算右孩子的深度
if(T->rchild)
j=BiTreeDepth(T->rchild);
else
j=0;
//比較i和j
return i>j?i+1:j+1;
}
/*
7.7 二叉樹(shù)T的根
初始條件: 二叉樹(shù)T存在
操作結(jié)果: 返回T的根
*/
CElemType Root(BiTree T){
if (BiTreeEmpty(T))
return Nil;
return T->data;
}
/*
7.8 返回p所指向的結(jié)點(diǎn)值;
初始條件: 二叉樹(shù)T存在肝谭,p指向T中某個(gè)結(jié)點(diǎn)
操作結(jié)果: 返回p所指結(jié)點(diǎn)的值
*/
CElemType Value(BiTree p){
return p->data;
}
/*
7.8 給p所指結(jié)點(diǎn)賦值為value;
初始條件: 二叉樹(shù)T存在掘宪,p指向T中某個(gè)結(jié)點(diǎn)
操作結(jié)果: 給p所指結(jié)點(diǎn)賦值為value
*/
void Assign(BiTree p,CElemType value)
{
p->data=value;
}
4.3 二叉樹(shù)的遍歷
/*
7.8 前序遞歸遍歷T
初始條件:二叉樹(shù)T存在;
操作結(jié)果: 前序遞歸遍歷T
*/
void PreOrderTraverse(BiTree T)
{
if(T==NULL)
return;
printf("%c",T->data);/* 顯示結(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù),可以更改為其它對(duì)結(jié)點(diǎn)操作 */
PreOrderTraverse(T->lchild); /* 再先序遍歷左子樹(shù) */
PreOrderTraverse(T->rchild); /* 最后先序遍歷右子樹(shù) */
}
/*
7.9 中序遞歸遍歷T
初始條件:二叉樹(shù)T存在;
操作結(jié)果: 中序遞歸遍歷T
*/
void InOrderTraverse(BiTree T)
{
if(T==NULL)
return ;
InOrderTraverse(T->lchild); /* 中序遍歷左子樹(shù) */
printf("%c",T->data);/* 顯示結(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)分苇,可以更改為其它對(duì)結(jié)點(diǎn)操作 */
InOrderTraverse(T->rchild); /* 最后中序遍歷右子樹(shù) */
}
/*
7.10 后序遞歸遍歷T
初始條件:二叉樹(shù)T存在;
操作結(jié)果: 中序遞歸遍歷T
*/
void PostOrderTraverse(BiTree T)
{
if(T==NULL)
return;
PostOrderTraverse(T->lchild); /* 先后序遍歷左子樹(shù) */
PostOrderTraverse(T->rchild); /* 再后序遍歷右子樹(shù) */
printf("%c",T->data);/* 顯示結(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)添诉,可以更改為其它對(duì)結(jié)點(diǎn)操作 */
}