《数据结构与算法》之树结构一(二叉树)

前言

线性结构的数据简单明了,关系清晰,但是我们实际生活中很多东西的关系是错综复杂的,没法用线性结构去体现,如:家族树,组织架构,用户角色等等。树结构可以很好地体现这些数据的关系。其中,二叉树又是树结构里面相对简单的,所以这里先从二叉树开始介绍。

什么是树

树(Tree)是 n (n ≥ 0)个有限数据元素的集合。当 n = 0 时,称这棵树为空树
在一颗非空树中:

  1. 有一个特殊的数据元素称为树的根结点,该结点没有前驱节点
  2. 若 n ≥ 1,除根结点外的其余数据元素被分成 m(m > 0)个互不相交的集合,其中每一个集合本身又是一棵树,这些树又称为这个根结点子树
  3. 除了根结点外,其余节点有且只有一个前驱结点
  4. 结点可以有零个或者多个后继结点
  5. 结点的度是指该结点所拥有的子树的个数
  6. 叶结点是指为0的结点
  7. 分支结点,除了叶节点就是分支结点
  8. 结点间的关系,左孩子(左结点),右孩子(右节点),双亲(父结点),兄弟
    A 是 B 和 C 的双亲,B 和 C 是兄弟,B 是 A 的左孩子,C 是 A 的右孩子
  9. 结点的层数,根结点所在的层数是1,其余结点的层数是它的双亲所在的层数加一
  10. 树的深度是指这棵树的最大层次

二叉树

二叉树也是树,所以也要符合树的定义,拥有树的特性。

二叉树的特性:
1. 任意一个结点最多只能有两个后继结点(或者说不存在分支度超过2的结点)
2. 二叉树是有序树,左子树和右子树不能随意颠倒

上面只是介绍了普通的二叉树的特性,接下来要介绍一些特殊的二叉树:完全二叉树满二叉树

完全二叉树
如下图,添加结点总是从左到右,只有左结点挂满后,才会添加到右结点。

完全二叉树(图来自维基百科)

满二叉树
所有分支结点的度均为2

满二叉树(图来自维基百科)

显然,满二叉树是完全二叉树里的一个特例。

二叉树的存储

无非是两种:顺序存储、链表存储

顺序存储

可以简单理解成用数组来实现。


完全二叉树(图来自维基百科)

如上图,用数组存储如下


完全二叉树的顺序存储示意图

这种存储方式的优点:读取快。
缺点:
1. 添加,删除,修改结点效率不高
2. 当要存储的不是完全二叉树时,甚至是退化称链表的树时,十分浪费存储空间

链表存储

可以简单理解成用链表来实现。
每个结点必需有


二叉链表存储结构

这种结构从上往下走是可以的,但是如果需要回溯时就很不方便了,所以可以增加一个属性存储双亲地址,如下图


三叉链表存储结构
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