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【数据结构】二叉树的概念 | 满二叉树和完全二叉树 | 二叉树的基本性质

时间:2022-08-25 18:23:28

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【数据结构】二叉树的概念 | 满二叉树和完全二叉树 | 二叉树的基本性质

前言:

在上一章中我们正式开启了对数据结构中树的讲解,介绍了树的基础。本章我们将学习二叉树的概念,介绍满二叉树和完全二叉树的定义,并对二叉树的基本性质进行一个简单的介绍。本章附带课后练习。

🔗 链接:【数据结构】树的概念与结构

0x00 概念

📚 定义:二叉树既然叫二叉树,顾名思义即度最大为2的树称为二叉树。它的度可以为 1 也可以为 0,但是度最大为 2 。

📜 一颗二叉树是节点的一个有限集合,该集合:

① 由一个根节点加上两颗被称为左子树右子树的二叉树组成

② 或者为空

🔺 观察上图我们可以得出如下结论:

① 二叉树不存在度大于 2 的节点,换言之二叉树最多也只能有两个孩子。

② 二叉树的子树有左右之分,分别为左孩子右孩子。次序不可颠倒,因此二叉树是有序树。

📌 注意:对于任意的二叉树都是由以下几种情况复合而成的:

0x01 满二叉树

📚 定义:一个二叉树,如果每一层的节点数都达到了最大值(均为2),则这个二叉树就可以被称作为 "满二叉树" 。

📜 换言之,如果一个二叉树的层数为 ,且节点总数是,则他就是一个满二叉树。

🔺 计算公式:

① 已知层数求总数:

② 已知总数求层数:

❓ 十亿个节点,满二叉树是多少层?

💡≈ 10亿多

0x02 完全二叉树

📚 定义:对于深度为的,有 个结点的二叉树,当且仅当其每一个结点都与深度为 的满二叉树中编号从 1 至 的结点一一对应时称之为完全二叉树。

📜 前层是满的,最后一层不满,但是最后一层从左到右是连续的。

完全二叉树是效率很高的数据结构,完全二叉树是由满二叉树而引出来的。所以,满二叉树是一种特殊的完全二叉树(每一层节点均为2)。

📚 常识:

① 完全二叉树中,度为 1 的最多只有 1 个。

② 高度为的完全二叉树节点范围是

0x03 二叉树的性质

📚 四点规则:

① 若规定根节点的层数为 1 ,则一颗非空二叉树的第层上最多有个节点。

② 若规定根节点的层数为 1 ,则深度为的二叉树最大节点数是.

③ 对任何一颗二叉树,如果度为 0 其叶子结点个数为,度为 2 的分支节点个数为,则有。换言之,度为 0 的永远比度为 2 的多一个叶子结点。

④ 若规定根节点的层数为 1 , 具有个节点的满二叉树的深度 (log是以2为底,n+1的对数)。

📚 对于有个节点的完全二叉树,如果按照从上至下从左至右的数组顺序对所有节点从 0 开始编号,则对于序号为的节点有:

(非完全二叉树,也可以用数组存放,但会浪费很多空间)

假设是父节点在数组中的下标,此公式仅适用于完全二叉树:

① 求左孩子:

② 求右孩子:

③ 求父亲(假设不关注是左孩子还是右孩子):

④ 判断是否有左孩子:

⑤ 判断是否由右孩子:

💭PS:二叉树不一定要标准,比如这个其实也是二叉树:

课后练习:

1.某二叉树共有 399 个结点,其中有 199 个度为 2 的结点,则该二叉树中的叶子结点数为( )

A. 不存在这样的二叉树

B. 200

C. 198

D. 199

2. 在具有 2n 个结点的完全二叉树中,叶子结点个数为( )

A. n

B. n+1

C. n-1

D. n/2

3. 一棵完全二叉树的节点数位为531个,那么这棵树的高度为( )

A. 11

B. 10

C.8

D. 12

5. 一个具有767个节点的完全二叉树,其叶子节点个数为()

A. 383

B. 384

C. 385

D. 386

参考资料:

Microsoft. MSDN(Microsoft Developer Network)[EB/OL]. []. .

百度百科[EB/OL]. []. /.

📌 笔者:王亦优

📃 更新: .11.24

❌ 勘误: 无

📜 声明: 由于作者水平有限,本文有错误和不准确之处在所难免,本人也很想知道这些错误,恳望读者批评指正!

本篇完。

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