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  • 二叉树

    一、二叉树(Binary Tree)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的二叉树组成。如图1就是一棵二叉树

         图1

    二叉树的特点:

    (1)每个结点最多有两棵子树,所以二叉树中不存在度大于2的结点。

    (2)左子树和右子树是由顺序的,次序不能颠倒。

    (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。

    二叉树具有五种基本形态:

    (1)空二叉树;(2)只有一个根结点;(3)根结点只有左子树;(4)根结点只有右子树;(5)根结点既有左子树又有右子树。


    二、特殊二叉树

    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。

    2、满二叉树: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,这样的二叉树就称为满二叉树,如图2。

    图2

    满二叉树的特点有:

    (1)叶子只能出现在最下一层。出现在其他层就不可能达到平衡。

    (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,叶子树最多。

    3、完全二叉树:

    对一棵具有n个结点的二叉树按层序编号,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,如图3。

      图3

    完全二叉树的特点:

    (1)叶子结点只能出现在最下两层。

    (2)最下层的叶子一定集中在左部连续位置

    (3)倒数二层,若有叶子结点,一定都在右部连续位置。

    (4)如果结点度为1,则该结点只有左孩子,即不存在只有右子树的情况。

    (5)同样结点数的二叉树,完全二叉树的深度最小。


    注意:满二叉树一定是棵完全二叉树,但完全二叉树不一定是满的。


    三、二叉树的性质

    1、在二叉树的第i层上至多有2^(i-1)个结点(i>=1)。

    2、深度为K的二叉树至多有2^k - 1个结点(k>=1)。

    3、对任何一棵二叉树T,如果其终端结点数为n0, 度为2的结点数为n2,则n0 = n2 + 1。

    Proof:
    Let n = the total number of nodes

    B = number of branches
    n0, n1, n2 represent the number of nodes with no children, a single child, and two children respectively.
    B = n - 1 (since all nodes except the root node come from a single branch)

    B = n1 + 2*n2
    n = n1+ 2*n2 + 1
    n = n0 + n1 + n2
    n1+ 2*n2 + 1 = n0 + n1 + n2 ==> n0 = n2 + 1





    四、Encoding general trees as binary trees

    Each node N in the ordered tree corresponds to a node N' in the binary tree;the left child of N' is the node corresponding to the first child of N, and 

    the right child of N' is the node corresponding to N 's next sibling --- that is, the next node in order among the children of the parent of N.




    参考:《大话数据结构》、《Data Structures》

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