C++数据结构X篇_12_树的基本概念和存储

2023-11-01

学习二叉树之前先学习树的概念。

1. 树的基本概念

之前所学均为线性表,线性表具有什么特点呢?
第一个节点只有一个后继结点,没有前驱,最后一个节点,只有一个前驱,没有后继,其他位置的节点都有前驱和后继。
线性表中每个节点之间都是一对一的关系,存储也就相对容易一些。

下图就是一个树的结构,每一个节点是一对多的关系,每一个节点都有一个双亲节点(父节点、爹妈节点),但是有多个后继,这就是树概念
在这里插入图片描述

1.1 树的定义

由一个或多个(n≥0)结点组成的有限集合 T,有且仅有一个结点称为根(root),当n>1时,其余的结点分为m(m≥0)个互不相交的有限集合 T1,T2,…,Tm。每个集合本身又是棵树,被称作这个根的子树。

1.2 树的特点

  • 非线性结构,有一个直接前驱,但可能有多个直接后继(1:n )
  • 树的定义具有递归性,树中还有树。
  • 树可以为空,即节点个数为 0。

1.3 若干术语

  • –>即根结点(没有前驱)
  • 叶子–>即终端结点(没有后继)
  • 森林–>指 m 棵不相交的树的集合(例如删除 A 后的子树个数)
  • 有序数–>结点各子树从左至右有序,不能互换(左为第一)
  • 无序树–>结点各子树可互换位置。
  • 双亲–>即上层的那个结点(直接前驱) parent
  • 孩子–>即下层结点的子树(直接后继) child
  • 兄弟–>同一双亲下的同层结点(孩子之间互称兄弟) sibling
  • 堂兄弟–>即双亲位于同一层的结点(但并非同一双亲)cousin
  • 祖先–>即从根到该结点所经分支的所有结点
  • 子孙–>即该结点下层子树中的任一结点
    在这里插入图片描述
  • 结点–>即树的数据元素
  • 结点的度–>结点挂接的子树数( 有几个直接后继就是几度 )
  • 结点的层次–>从根到该结点的层数( 根结点算第一层 )
  • 终端结点–>即度为 0 的结点,即叶子
  • 分支结点–>除树根以外的结点( 也称为内部结点)
  • 树的度–>所有结点度中的最大值( Max(各结点的度》)
  • 树的深度(或高度)–>所有结点中最大的层数( Max(各结点的层次))
    上图中的结点数= 13,树的度= 3,树的深度= 4

2. 树的表示法

2.1 图形表示法

事物之间的逻辑关系可以通过数的形式很直观的表示出来,如下图:
在这里插入图片描述

2.2 广义表表示法

在这里插入图片描述
用广义表表示法表示上图:
中国( 河北( 保定,石家庄 ),广东( 广州,东莞 ),山东( 青岛,济南 ) )
根作为由子树森林组成的表的名字写在表的左边。

3. 树的存储

前面我们学习了顺序存储链式存储,以下面的树为例,如何进行存储呢?也可以使用顺序存储:A,B,C,D...M,放到数组中,但是你不知道谁是谁儿子和爹吗?
在这里插入图片描述

3.1 双亲表示法:保存父节点关系

了解即可

struct Node {
   int data; //节点值
   int parent; //父节点下标
}

为了找到某一个节点的孩子是谁,需要进行遍历查看父节点信息。
上面的方法是站在爹妈的角度去看的

3.2 孩子表示法

了解即可
以孩子成长的角度来看就是孩子表示法。以链式去保存,需要保存孩子的信息,但是孩子数量不固定,对于ChildNode*就不知道定义几个指针了,定义的多了就会产生多余指针。

可以通过链表将孩子节点进行保存,这样就可以通过链表将节点进行保存

struct ChildNode {
   int data; //节点值
   ChildNode*
}
childNode D;
D.ChildNode*;

3.3 左孩子右兄弟表示法

不管是什么样的树,都可以转换为二叉树

第一个节点A,左孩子为B,右兄弟没有,B的左孩子E,右兄弟C,E的左孩子K,右兄弟F,K的左孩子没有,右兄弟L,到F,左孩子和右兄弟没有,到C,左孩子G,右兄弟D,D的左孩子H,右兄弟没有,到H,左孩子M,右兄弟I,I的左孩子没有,右兄弟J。

在这里插入图片描述
通过左孩子右兄弟之后就转换为这种树,每个节点有0到2个孩子,这种树称为二叉树。

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