二叉樹

定義

二叉樹(Binary Tree)是一種特殊的
特點(diǎn):
1.每個(gè)結(jié)點(diǎn)至多只有兩棵子樹(即二叉樹中不存在度大于2的結(jié)點(diǎn))。
2.二叉樹的子樹有左右之分,其次序不能任意顛倒蛮粮。

五種基本形態(tài)


性質(zhì)

性質(zhì)1
第i層上至多有2i-1個(gè)結(jié)點(diǎn)(i>=1)。
性質(zhì)2
深度為K的二叉樹至多有2k-1個(gè)結(jié)點(diǎn)谜慌。
性質(zhì)3
對(duì)于任何一棵二叉樹T然想,如果其終端結(jié)點(diǎn)數(shù)為n_{0},度為2的結(jié)點(diǎn)為n_{2}欣范,則n_{0}=n_{2}+1

拓展

完全二叉樹和滿二叉樹是樹的兩種特殊形態(tài)的二叉樹
一棵深度為k且有2k-1個(gè)結(jié)點(diǎn)的二叉樹稱為滿二叉樹变泄。

滿二叉樹.

深度為k的,有n個(gè)結(jié)點(diǎn)的二叉樹恼琼,當(dāng)且僅當(dāng)其每一個(gè)結(jié)點(diǎn)都與深度為k的滿二叉樹中編號(hào)從1至n的結(jié)點(diǎn)一 一對(duì)應(yīng)時(shí)妨蛹,稱之為完全二叉樹
完全二叉樹

性質(zhì)4
具有n個(gè)結(jié)點(diǎn)的完全二叉樹的深度為[
log_{2}n
]+1晴竞。
性質(zhì)5
如果對(duì)一棵有n個(gè)結(jié)點(diǎn)的完全二叉樹(其深度為[
log_{2}n
]+1)的結(jié)點(diǎn)按層序編號(hào)(從第1層到第[
log_{2}n
]+1層蛙卤,每一層從左到右),則對(duì)任一結(jié)點(diǎn)i(1<=i<=n),有

1.如果i=1颤难,則結(jié)點(diǎn)i是二叉樹的根神年,無(wú)雙親;如果i>1行嗤,則其雙親Parent(i)是結(jié)點(diǎn)[i/2]已日。

2.如果2i>n,則結(jié)點(diǎn)i無(wú)左孩子(結(jié)點(diǎn)i為葉子結(jié)點(diǎn))栅屏;否則其左孩子Lchild(i)是結(jié)點(diǎn)2i飘千。

3.如果2i+1>n,則結(jié)點(diǎn)i無(wú)右孩子既琴;否則其右孩子Rchild(i)是結(jié)點(diǎn)2i+1占婉。


二叉樹兩種存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)

1.順序存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)
僅適用于完全二叉樹泡嘴。最壞的情況下甫恩,一個(gè)深度為k且只有k個(gè)結(jié)點(diǎn)的單支樹(樹中不存在度為2的結(jié)點(diǎn))卻需要長(zhǎng)度為2k-1的一維數(shù)組。
2.鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)結(jié)構(gòu)
設(shè)計(jì)不同的結(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)可構(gòu)成不同形式的鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)結(jié)構(gòu)酌予。二叉樹的鏈表中的結(jié)點(diǎn)至少包含3個(gè)域:數(shù)據(jù)域和左磺箕、右指針域。
拓展:線索鏈表


拓展

遍歷二叉樹
線索二叉樹


遍歷二叉樹
以下是二叉樹鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)結(jié)構(gòu)抛虫,以及先序松靡、中序、后序遞歸遍歷輸出結(jié)點(diǎn)的代碼建椰。
前期就先把代碼放這了雕欺,后期就放到我的GitHub上去

#include <iostream>
#include <cmath>    /* 包含OVERFLOW */
#include <malloc.h> /* 包含malloc()函數(shù) */


using namespace std;

typedef char TElemType; //二叉樹結(jié)點(diǎn)內(nèi)部數(shù)據(jù)類型 


/* 鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)二叉樹結(jié)構(gòu)定義 */
typedef struct BiTNode
{
    TElemType data; //數(shù)據(jù)域
    struct BiTNode *lchild, *rchild; //指針域
} BiTNode, *BiTree;
 

/* #表示空,以先序序列構(gòu)造二叉樹 */
void CreateBiTree(BiTree *T)
{
    TElemType ch;
    cin>>ch;
    if(ch=='#')
        *T = NULL;
    else
    {
        *T = (BiTree)malloc(sizeof(BiTNode));
        if(!*T)
            exit(OVERFLOW);
        (*T)->data = ch;
        CreateBiTree(&(*T)->lchild);    //繼續(xù)構(gòu)建左孩子結(jié)點(diǎn)
        CreateBiTree(&(*T)->rchild);    //繼續(xù)構(gòu)建右孩子結(jié)點(diǎn) 
    }
}
/* 先序序列輸出 */ 
void PreOrderTraverse(BiTree T)
{
    if(T == NULL)
        return;
    cout<<T->data;
    PreOrderTraverse(T->lchild);    //遍歷左子樹
    PreOrderTraverse(T->rchild);    //遍歷右子樹 
}
/* 中序序列輸出 */ 
void InOrderTraverse(BiTree T)
{
    if(T == NULL)
        return;
    InOrderTraverse(T->lchild);     //遍歷左子樹
    cout<<T->data;
    InOrderTraverse(T->rchild);     //遍歷右子樹 
}
/* 后序序列輸出 */ 
void PostOrderTraverse(BiTree T)
{
    if(T == NULL)
        return;
    PostOrderTraverse(T->lchild);   //遍歷左子樹
    PostOrderTraverse(T->rchild);   //遍歷右子樹
    cout<<T->data; 
}
/* 判斷二叉樹是否為空 */
bool IsEmpty(BiTree T)
{
    if(T != NULL)
        return false;
    else
        return true;
}
/* 銷毀二叉樹 */
bool DestroyBiTree(BiTree *T)
{
    BiTree lchild, rchild;  //臨時(shí)保存左右孩子結(jié)點(diǎn) 
    if(*T == NULL)
        return false;
    lchild = (*T)->lchild;      //臨時(shí)保存左孩子結(jié)點(diǎn) 
    rchild = (*T)->rchild;      //臨時(shí)保存右孩子結(jié)點(diǎn) 
    (*T) = NULL;    //將被銷毀結(jié)點(diǎn)內(nèi)容提前賦值為NULL 
    free(*T);   //銷毀當(dāng)前結(jié)點(diǎn),銷毀后地址內(nèi)容不會(huì)改變 
    DestroyBiTree(&lchild); //銷毀左孩子結(jié)點(diǎn) 
    DestroyBiTree(&rchild); //銷毀右孩子結(jié)點(diǎn) 
    return true;
}

int main()
{
    /* 測(cè)試用例1  abc##d##e#f## */
    /* 測(cè)試用例2  abcd#####*/
    BiTree T;
    CreateBiTree(&T);
    cout<<"先序序列為:";
    PreOrderTraverse(T);
    putchar('\n');
    cout<<"中序序列為:";
    InOrderTraverse(T);
    putchar('\n');
    cout<<"后序序列為:";
    PostOrderTraverse(T);
    putchar('\n');
    
    if(IsEmpty(T) == true)
        cout<<"二叉樹為空!\n";
    else
        cout<<"二叉樹不為空!\n";
    if(DestroyBiTree(&T) == true)
        cout<<"二叉樹銷毀成功!\n";
    if(IsEmpty(T) == true)
        cout<<"二叉樹為空!\n";
    else
        cout<<"二叉樹不為空!\n";
    return 0;
}
 
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