在谈二叉树前先谈下树和图的概念
树:不包含回路的连通无向图(树是一种简单的非线性结构)
树有着不包含回路这个特点,所以树就被赋予了很多特性
1、一棵树中任意两个结点有且仅有唯一的一条路径连通
2、一棵树如果有n个结点,那它一定恰好有n-1条边
3、在一棵树中加一条边将会构成一个回路
4、树中有且仅有一个没有前驱的结点称为根结点
在对树进行讨论的时候将树中的每个点称为结点,
根结点:没有父结点的结点
叶结点:没有子结点的结点
内部结点:一个结点既不是根结点也不是叶结点
每个结点还有深度,比如上图左边的树的4号结点深度是3(深度是指从根结点到这个结点的层数,根结点为第一层)
二、二叉树
基本概念:
二叉树是一种非线性结构,二叉树是递归定义的,其结点有左右子树之分
二叉树的存储结构:
二叉树通常采用链式存储结构,存储结点由数据域和指针域(指针域:左指针域和右指针域)组成,二叉树的链式存储结构也称为二叉链表,对满二叉树和完全二叉树可按层次进行顺序存储
特点:
1、每个结点最多有两颗子树
2、左子树和右子树是有顺序的,次序不能颠倒
3、即使某结点只有一个子树,也要区分左右子树
4、二叉树可为空,空的二叉树没有结点,非空二叉树有且仅有一个根节点
二叉树中有两种特殊的二叉树:满二叉树、完全二叉树
满二叉树:二叉树中每个内部结点都有存在左子树和右子树(或者说满二叉树所有的叶结点都有同样的深度)
满二叉树一定是完全二叉树,但完全二叉树不一定是满二叉树
(满二叉树的严格的定义是:一颗深度为h且有2h-1个结点的二叉树)
完全二叉树:
第一种解释:如果一颗二叉树除最右边位置上有一个或几个叶结点缺少外,其他是丰满的那么这样的二叉树就是完全二叉树(这句话不太好理解),看下面第二种解释
第二种解释:除第h层外,其他各层(1到h-1)的结点数都达到最大个数,第h层从右向左连续缺若干结点,则这个二叉树就是完全二叉树
也就是说如果一个结点有右子结点,那么它一定也有左子结点
第三种解释:除最后一层外,每一层上的节点数均达到最大值,在最后一层上只缺少右边的若干结点
完全二叉树的形状类似于下图
为了方便理解请看下图(个人理解:完全二叉树就是从上往下填结点,从左往右填,填满了一层再填下一层)
二叉树相关词语解释:
结点的度:结点拥有的子树的数目
叶子结点:度为0的结点(tips:在任意一个二叉树中,度为0的叶子结点总是比度为2的结点多一个)
分支结点:度不为0的结点
树的度:树中结点的最大的度
层次:根结点的层次为1,其余结点的层次等于该结点的双亲结点的层次加1
树的高度:树中结点的最大层次
二叉树基本性质:
性质1:在二叉树的第k层上至多有2k-1个结点(k>=1)
性质2:在深度为m的二叉树至多有2m-1个结点
性质3:对任意一颗二叉树,度为0的结点(即叶子结点)总是比度为2的结点多一个
性质4:具有n个结点的完全二叉树的深度至少为[log2n]+1,其中[log2n]表示log2n的整数部分
存储方式
存储的方式和图一样,有链表和数组两种,用数组存访问速度快,但插入、删除节点操作就比较费时了。实际中更多的是用链来表示二叉树(下面的实现代码使用的是链表)
实现代码:
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#define N 10
typedef struct node
{
char data;
struct node *lchild; /* 左子树 */
struct node *rchild; /* 右子树 */
}BiTNode, *BiTree;
void CreatBiTree (BiTree *T) /* BiTree *T等价于 struct node **T */
{
char ch;
scanf("%c", &ch);
if (ch == '#') /* 当遇到#时,令树的结点为NULL,从而结束该分支的递归 */
{
*T = NULL;
}
else
{
*T = (BiTree)malloc(sizeof(BiTNode));
if (*T == NULL)
{
printf("内存分配失败");
exit(0);
}
(*T)->data = ch; /* 生成结点 */
CreatBiTree(&(*T)->lchild); /* 构造左子树 */
CreatBiTree(&(*T)->rchild); /* 构造右子树 */
/* 这里需要注意的是->的优先级比&高,所以&(*T)->lchild得到的是lchild的地址 */
}
}
int main()
{
int level = 1;
BiTree t = NULL;
printf("以前序遍历方式输入二叉树\n");
CreatBiTree(&t); /* 传入指针的地址 */
}
上面的代码采用的是以前序遍历方式输入二叉树,当输入“#”时,指针指向NULL,说明是改结点是叶结点
三、二叉树的遍历(前序\中序\后序遍历)