(1.2.5)树和二叉树的结构定义

来源:互联网 发布:矩阵式大灯 编辑:程序博客网 时间:2024/05/16 04:40

(1)顺序存储

char btree[maxsize]

按照满二叉树编号

(2)链式存储

typedef struct BTNode

{

char data;

BTNode * leftchild;

BTNode *Rightchild;

}

(3)树和二叉树的主要区别

  1. 树中节点的最大度数没有限制,而二叉树节点的度不超过2。
  2. 树中节点的孩子节点,无左右之分,而二叉树中是有区分的,即孩子是有区别的:左孩子、右孩子,且次序不可颠倒。
  3. 树的结点个数至少为1,而二叉树的结点个数可以为0。

(4)满二叉树和完全二叉树

满二叉树并不是完全二叉树的特例,因为满二叉树可以满在右边

满指的是K层的树有2[k]-1个节点,整个树挂满了节点

而完全的含义则是最后一层没有满,其它层均满,且叶子节点都在最左边


(5)概念

  1. 节点的度:某节点的度定义为该节点孩子节点的个数。
  2. 叶子节点:度为0的节点。
  3. 树的度:一棵树中,最大的节点的度称为树的度。
  4. 节点的高度:从该节点起到叶子节点的最长简单路径的边数。(简单路径:无重复边的路径)
  5. 树的高度:根节点的高度。
  6. 节点的层数:从根开始定义起,根为第1层,根的子节点为第2层,以此类推。
  7. 数的层数:根节点的层数。
  8. 节点的深度:即该节点的层数。
  9. 树的深度:根节点的深度。
  10. 外节点:叶子节点。
  11. 内节点:除叶子节点之外的节点。
  12. 满二叉树:二叉树中节点的度只能是0或2。
  13. 完全二叉树:除最后一层,每一层的节点数都达到最大。最后一层若是没满,则节点集中在左边,空的只能是右边。
  14. 扩充二叉树:对二叉树中度为1的节点和叶子节点添加空节点,使之成为满二叉树。

(6)定律

  1. 对于二叉树,根节点是第一层,则第i层至多有2^{i-1}个结点。
  2. 若共有k层,则最多有节点2^k-1个。
  3. 给定N个节点,能行程F=C(n,2n)/(n+1)个不同的二叉树
  4. N个节点的完全二叉树高度为  上去整[log2(n+1)]或 下取整[log2(n)]+1
  5. 总分支数=总节点数-1: 每一个分支都有一个结束节点
  6. 二叉树中,叶子节点比度为2的节点多一个:总节点数N0+N1+N2——>总分支数=N0+N1+N2-1=N1+2N2
  7. 对于一棵满二叉树,外部节点或者说是叶子节点数是n,则内部节点数是n-1。

(7)证明

可以分析,当n=1时,只有1个根节点,则只能组成1种形态的二叉树,令n个节点可组成的二叉树数量表示为h(n),则h(1)=1; h(0)=0;

       当n=2时,1个根节点固定,还有2-1个节点。这一个节点可以分成(1,0),(0,1)两组。即左边放1个,右边放0个;或者左边放0个,右边放1个。即:h(2)=h(0)*h(1)+h(1)*h(0)=2,则能组成2种形态的二叉树。

      当n=3时,1个根节点固定,还有2个节点。这2个节点可以分成(2,0),(1,1),(0,2)3组。即h(3)=h(0)*h(2)+h(1)*h(1)+h(2)*h(0)=5,则能组成5种形态的二叉树。

以此类推,当n>=2时,可组成的二叉树数量为h(n)=h(0)*h(n-1)+h(1)*h(n-2)+...+h(n-1)*h(0)种,即符合Catalan数的定义,可直接利用通项公式得出结果。

令h(1)=1,h(0)=1,catalan数(卡特兰数)满足递归式:H()*H()左子数目可能情况,右子树可能情况

  h(n)= h(0)*h(n-1)+h(1)*h(n-2) + ... + h(n-1)h(0) (其中n>=2)

  另类递归式:

  h(n)=((4*n-2)/(n+1))*h(n-1);

  该递推关系的解为:

  h(n)=C(2n,n)/(n+1) (n=1,2,3,...)


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