二叉树的概念、算法简介及树的平衡
在計算機科學中,樹由稱為結點的元素按照層次結構的方式組織而成。層次結構最頂端的結點稱為根。與根結點直接相連的結點稱為根的子結點,通常子結點本身也有屬于它們自己的子結點。除了根結點外,在這個層次體系中的每個結點都有唯一的父結點,也就是與其直接相連的上級結點。
一個節點擁有多少個子節點取決于樹的類型,這個量值稱為樹的的分支因子,它決定了當插入結點時樹的分支擴展的速度。
二叉樹是一種相對簡單但功能強大的樹,其樹的分支因子值為2。
二叉樹的介紹
二叉樹是一種將結點按照層次結構組織起來的數據結構,每個結點最多只有兩個與它直接相關聯的子結點。直接連接在結點下方的那個結點稱為子結點,而與每個子結點直接相連的上方結點稱為父結點。結點也有兄弟、子孫和祖先。一個結點的兄弟結點是它的父親結點的其他子結點。一個結點的子孫結點是其所有分支下的結點。而結點的祖先結點則是在該結點與根結點之間路徑上的所有結點。
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?二叉樹中的每一個結點都包含3部分:一個數據成員和左右兩個指針。
通過這種3個成員的結構體,將每個結點的左右指針分別指向該結點的子結點,以此來構建一棵二叉樹。如果某個結點沒有對應的左子結點或右子結點,就將相應的指針設置為NULL。這種方法便于標識出一個分支的結束。
樹的分支是一系列的結點,從根結點開始到某個葉子結點結束。
葉子結點位于樹的邊緣,且沒有子結點。多顆樹組成的集合稱為森林。
樹的4種周游算法
1、先序遍歷
給定一顆樹,按照先序遍歷的方式,首先訪問它的根結點,然后是左子結點,最后是右子結點。按照從左到右的方式依次遍歷各個結點,以相同的方式將左子結點和右子結點當做新的子樹的根。
先序遍歷是按照深度優先的方式遍歷結點的。
2、中序遍歷
給定一顆樹,按照中序遍歷的方式,首先訪問左子結點,然后是根結點,最后是右子結點。按照從左到右的順序依次訪問各個結點,以相同的方式將左子結點和右子結點當做新的子樹的根。
3、后序遍歷
給定一顆樹,按照后序遍歷的方式,首先訪問左子結點,然后是右子結點,最后是根結點。按照從左到右的順序依次訪問各個結點,以相同的方式將左子結點和右子結點當做新的子樹的根。
4、層級遍歷
要用層級遍歷周游一顆樹,首先訪問樹的根,然后依次向下層處理,按照從左到右的順序訪問每層的結點。層級遍歷運用了廣度優先的策略。
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?樹的平衡
對于給定數量的結點,保證樹的高度盡可能的短的過程叫做樹的平衡。這意味著,在結點加入下一層之前必須保證本層結點滿額。正式的說法是,如果滿足樹的所有葉子節點都在同一層上,或者所有葉子結點都在最后兩層上,且倒數第二層是滿的,則這顆樹是平衡的。
如果一顆平衡樹最后一層的所有葉子結點都在最靠左的位置上,則稱這顆樹是左平衡的。可以利用左平衡二叉樹來幫助實現堆和優先級隊列。
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總結
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