二叉树、完全二叉树、完满二叉树、满二叉树

2023-11-03 03:59
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本文主要是介绍二叉树、完全二叉树、完满二叉树、满二叉树,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

目录

一. 前言

二. 二叉树

2.1. 定义

2.2. 特点

2.3. 性质

三. 分类

3.1. 斜树

3.2. 完全二叉树(Complete)

3.3. 完满二叉树(Full)

3.4. 满二叉树(Perfect)

四. 存储类型

五. 遍历种类 


一. 前言

    前一篇我们介绍了树的概念及结点的概念,参见《数据结构-树》,树是数据结构中的重中之重,尤其以各类二叉树为学习的难点。一直以来,对于树的掌握都是模棱两可的状态,现在希望通过写一个关于二叉树的文章,在学习与总结的同时更加深入的了解掌握二叉树。

二. 二叉树

2.1. 定义

    简单定义:每个节点最多只有2个子节点的树叫做二叉树。

    专业定义:二叉树是n(n>=0)个结点的有限集合,该集合或者为空集(称为空二叉树),或者由一个根结点和两棵互不相交的、分别称为根结点的左子树和右子树组成。

    下图为一棵普通二叉树

    

2.2. 特点

由二叉树定义以及图示分析得出二叉树有以下特点:
1)每个结点最多有两颗子树,所以二叉树中不存在度大于2的结点。
2)左子树和右子树是有顺序的,次序不能任意颠倒。
3)即使树中某结点只有一棵子树,也要区分它是左子树还是右子树。

2.3. 性质

1)在二叉树的第i层上最多有2^(i-1)个节点 。(i>=1)
2)二叉树中如果深度为k,那么最多有2^(k)-1个节点。(k>=1)
3)n0=n2+1 n0表示度数为0的节点数,n2表示度数为2的节点数。
4)在完全二叉树中,具有n个节点的完全二叉树的深度为[log2n]+1,其中[log2n]是向下取整。
5)若对含 n 个结点的完全二叉树从上到下且从左至右进行 1 至 n 的编号,则对完全二叉树中任意

一个编号为 i 的结点有如下特性:

(1) 若 i=1,则该结点是二叉树的根,无双亲, 否则,编号为 [i/2] 的结点为其双亲结点;
(2) 若 2i>n,则该结点无左孩子, 否则,编号为 2i 的结点为其左孩子结点;
(3) 若 2i+1>n,则该结点无右孩子结点, 否则,编号为2i+1 的结点为其右孩子结点。

三. 分类

3.1. 斜树

所有的结点都只有左子树的二叉树叫左斜树。所有结点都是只有右子树的二叉树叫右斜树。这两者统称为斜树。

左斜树

右斜树

3.2. 完全二叉树(Complete)

对一颗具有n个结点的二叉树按层编号,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的结点在二叉树中位置完全相同,则这棵二叉树称为完全二叉树。

 

特点:
1)叶子结点只能出现在最下层和次下层。
2)最下层的叶子结点集中在树的左部。
3)倒数第二层若存在叶子结点,一定在右部连续位置。
4)如果结点度为1,则该结点只有左孩子,即没有右子树。
5)同样结点数目的二叉树,完全二叉树深度最小。
注:满二叉树一定是完全二叉树,但反过来不一定成立。 堆的结构就是一棵完全二叉树。

3.3. 完满二叉树(Full)

除了叶子结点之外的每一个结点都有两个孩子,每一层(当然包含最后一层)都被完全填充。

3.4. 满二叉树(Perfect)

满二叉树又叫完美二叉树,在一棵二叉树中,如果所有分支结点都存在左子树和右子树,并且所有叶子都在同一层上,这样的二叉树称为满二叉树。

满二叉树的特点有:
1)叶子只能出现在最下一层。出现在其它层就不可能达成平衡。
2)非叶子结点的度一定是2。
3)在同样深度的二叉树中,满二叉树的结点个数最多,叶子数最多。 

四. 存储类型

顺序存储:二叉树的顺序存储结构就是使用一维数组存储二叉树中的结点,并且结点的存储位置,就是数组的下标索引。

二叉链表:如果顺序存储不能满足二叉树的存储需求,那么考虑采用链式存储。由二叉树定义可知,二叉树的每个结点最多有两个孩子。因此,可以将结点数据结构定义为一个数据和两个指针域。

五. 遍历种类 

二叉树的遍历是指从二叉树的根结点出发,按照某种次序依次访问二叉树中的所有结点,使得每个结点被访问一次,且仅被访问一次。


二叉树的访问次序可以分为四种:

前序遍历
中序遍历
后序遍历
层序遍历

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