C++树详解

2023-10-16 19:07:13 浏览数 (1)

树的定义

树(Tree)是n(n≥0)个结点的有限集。n=0时称为空树。在任意一颗非空树中:①有且仅有一个特定的称为根(Root)的结点;②当n>1时,其余结点可分为m(m>0)个互不相交的有限集T 1 {T}_{1}T 1 ​ 、T 2 {T}_{2}T 2 ​ 、… 、T m {T}_{m}T m ​ ,其中每一个集合本身又是一棵树,并且称为根的子树(Sub Tree)。

树的基本术语
  • 节点的度:一个节点含有的子树的个数称为该节点的度;
  • 叶节点或终端节点:度为0的节点称为叶节点;
  • 非终端节点或分支节点:度不为0的节点;
  • 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;
  • 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;
  • 兄弟节点:具有相同父节点的节点互称为兄弟节点;
  • 树的度:一棵树中,最大的节点的度称为树的度;
  • 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;
  • 堂兄弟节点:双亲在同一层的节点互为堂兄弟;
  • 节点的祖先:从根到该节点所经分支上的所有节点;
  • 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。
  • 森林:由m(m>=0)棵互不相交的树的集合称为森林;
二叉树

  二叉树是数据结构中一种重要的数据结构,也是树表家族最为基础的结构。

  二叉树的定义:二叉树的每个结点至多只有二棵子树(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。

⼆叉树的种类

⼆叉树有两种主要的形式:满⼆叉树完全⼆叉树

满二叉树

在一棵二叉树中,如果所有的分支节点都存在左子树和右子树,并且所有叶子都在同一层上,这样的二叉树成为满二叉树。

完全二叉树

对一棵具有n个结点的二叉树按层序编号,如果编号为 i(1 ≤ i ≤ n)的结点与同样深度的满二叉树中编号为i的结点在二叉树中的位置完全相同,则这棵二叉树称为完全二叉树

二叉树的性质

二叉树的第 i 层至多有2 i − 1 {2}^{i-1}2 i−1 个结点; 深度为 k 的二叉树至多有2 k {2}^{k}2 k -1个结点; 对任何一棵二叉树T,如果其终端结点的个数(也就是叶子节点数)为n 0 {n}_{0}n 0 ​ ,度为2的结点个数为n 2 {n}_{2}n 2 ​ ,则n 0 {n}_{0}n 0 ​ =n 2 {n}_{2}n 2 ​ 1。(大话数据结构P143)

二叉树的遍历方法

二叉树的遍历方式主要可以分为四种:前序遍历、中序遍历、后序遍历和层序遍历。

前序遍历

简单记为中左右,也就是说先访问根节点,然后前序遍历左子树,再前序遍历右子树。

遍历的顺序为ABDGHCEIF

中序遍历

简单记为左中右,也就是说先访问二叉树最左边的结点,然后再访问中间的结点,最后再访问右边的结点。·

遍历的顺序为GDHBAEICF

后序遍历

简单记为左右中,也就是说先访问二叉树最左边的结点,然后再访问右边的结点,最后再访问中间的结点。·

遍历的顺序为GHDBIEFCA

层序遍历

从根结点开始访问,从上而下逐层遍历,在同一层中·,按从左到右的顺序对结点逐个访问。

遍历的顺序为ABCDEFGHI

前序遍历、中序遍历和后序遍历就是中的位置不一样,前序遍历就是中左右,中序遍历就是左中右,后序遍历就是左右中。 前中后序遍历都是深度搜索,层序遍历是广度搜索。

二叉树的实现
⼆叉树的定义
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struct TreeNode {
 	int val;
 	TreeNode *left;
 	TreeNode *right;
 	TreeNode(int x) : val(x), left(NULL), right(NULL) {}
使用前序遍历创建二叉树
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void CreatTreeNode(TreeNode*&T){
    char c;
    cin >> c;
    if(c=='*'){
        T = NULL;
        return;
    }
    else{     
        T = new TreeNode;
        T->val = c;
        CreatTreeNode(T->left);
        CreatTreeNode(T->right);
    }
}
前序遍历
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class Solution {
public:
 	void traversal(TreeNode* cur, vector<int>& vec) {
 		if (cur == NULL) return;
 	vec.push_back(cur->val); // 中
 	traversal(cur->left, vec); // 左
 	traversal(cur->right, vec); // 右
 }
 	vector<int> preorderTraversal(TreeNode* root) {
 		vector<int> result;
 		traversal(root, result);
 		return result;
 }
中序遍历
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void traversal(TreeNode* cur, vector<int>& vec) {
 	if (cur == NULL) return;
 	traversal(cur->left, vec); // 左
 	vec.push_back(cur->val); // 中
 	traversal(cur->right, vec); // 右
}
后序遍历
代码语言:javascript复制
void traversal(TreeNode* cur, vector<int>& vec) {
 	if (cur == NULL) return;
 	traversal(cur->left, vec); // 左
 	traversal(cur->right, vec); // 右
 	vec.push_back(cur->val); // 中
}

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