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  • 数据结构-二叉树

    一、二叉树的定义


        通用树结构是采用双亲孩子表示法模型建立的,每个结点都有一个指向其双亲的指针;每个结点

    都有若干个指向其孩子的指针。但是我们还有另一种树的模型,那就是孩子兄弟表示法模型,每个结

    点都有一个指向其第一个孩子的指针,每个结点都有一个指向其第一个右兄弟的指针;每个结点包含

    一个数据指针和两个结点指针:

        数据指针:指向保存于树中的数据;
        
        孩子结点指针:指向第一个孩子;  

        兄弟结点指针:指向第一个右兄弟。

    这种模型表示法的特点是能够表示任意的树型结构,每个结点中有且仅有三个指针域(数据指针、孩

    子结点指针、兄弟结点指针),每个结点的结构简单,只有孩子结点和兄弟结点指针构成了“树

    杈”。 

    1>定义:二叉树是由 n(n>=0)个结点组成的有限集合,该集合或者为空,或者是由一个根结点加上

    分别称为 左子树右子树的、互不相交的二叉树组成。

         满二叉树(Full Binary Tree):如果二叉树中所有的分支结点的度数都为2,且叶子结点都在同

    一层次上,则称这类二叉树为满二叉树。

         完全二叉树(Complete Binary Tree):如果一棵具有n个结点的高度为k的二叉树,它的每一个结

    点都与高度为k的满二叉树中编号为 1--n的结点一一对应,则称这棵二叉树为完全二叉树。(从上到

    下,从左到右编号)。

    完全二叉树的叶结点出现在最下面两层,最下层的叶节点一定出现在左边,倒数第二层的叶结点一定

    出现在右边;完全二叉树中度为1的结点只有左孩子;同样结点数的二叉树,完全二叉树的高度最

    小。

    二、二叉树的深层性质

    1>性质1:在二叉树的第i层最多有2的i-1次方幂个结点。(i > 1).

    2>性质2:深度为k的二叉树最多有2的k次方幂-1个结点。(k>0);

    3>性质3:对任何一棵二叉树,如果其叶结点有n0个,度为2的非叶结点有n2个,则有n0=n2+1.

    4>性质4:具有n个结点的完全二叉树的高度为 [log2n]+1.

    5>性质5:一棵具有n个结点的二叉树(高度为 [log2n]+1),按层次对结点进行编号,对任意的结点i有:

    如果i=1,则结点i是二叉树的根;

    如果i>1,则其双亲结点为[i/2];

    如果2i<=n,则结点i的左子树为2i;

    如果2i>n,则结点i无左子树;

    如果2i+1<=n,则结点i的右孩子为2i+1;

    如果2i+1>n,则结点i无右孩子

    三、创建二叉树

    1>指路法定位结点:指路法通过结点与目标结点的相对位置进行定位,可以避开二叉树递归的性质“线性”定位。思想:在c语言中可以利用bit位进行指路

        #define BT_LEFT 0
        #define BT_RIGHT 1
        
        typedef unsigned long long BTPos;

    2>二叉树存储结构

        用结构体来定义二叉树中的指针域,二叉树的头结点也可以用结构体实现;

    结点指针域定义:

    typedef struct _tag_BTreeNode BTreeNode;
    struct _tag_BTreeNode
    {
        BTreeNode* left;
        BTreeNode* right;
    };

    头结点定义:

    typedef struct _tag_BTree TBTree;
    struct _tag_BTree
    {
        int count;
        BTreeNode* root;
    };

    数据元素定义示例:
    struct Node
    {
        BTreeNode header;
        char v;
    };
     

    3>二叉树的操作

    关键技巧:利用二进制的0和1分别表示left和right,位元算是实现指路法的基础。

    while( (count > 0 ) && (current != NULL ) )
    {
        bit = pos & 1;
        pos = pos >> 1;

        count--;
        
        parent = current;

        if( bit == BT_LEFT)
            current = current->left;
        
        else if( bit == BT_RIGHT )
            current = current->right;
    }

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