欢迎来到尧图网

客户服务 关于我们

您的位置:首页 > 科技 > IT业 > 数据结构——二叉树

数据结构——二叉树

2025/9/11 5:19:37 来源:https://blog.csdn.net/2301_80097874/article/details/139128297  浏览:    关键词:数据结构——二叉树

二叉树是编程中经常使用的一种数据结构,今天我们来学习一下二叉树。

二叉树的介绍:

二叉树如其名,就是有两个分岔树枝的树,如下图。每个节点下面都有两个及两个以下的节点,就被称为二叉树。

现实中的标准二叉树.png
现实中的二叉树
二叉树.png
二叉树


 二叉树的概念:

在每一个节点中都会有一个节点指向该节点,指向该节点的节点称为父节点。其中若没有节点指向该节点,则称该节点为根节点

若有某节点指向当前节点,则称有入度。若当前节点存在指向的节点,则称有出度。二叉树的入度的数量与其父结点的数量有关(最多为1),二叉树的出度的数量与其子结点的数量有关(最多为2)。其中,入度与出度不可能小于0

同时,每个节点都会指向两个及两个以下数量的节点,该节点指向的节点称为子节点,由于只有两个节点,他们也会被称为左节点和右节点左孩子和右兄弟。

由于二叉树的性质,我们可以将二叉树看为一层一层的,通常将二叉树的层数称为高度。高度由上往下递增。二叉树每层最多只有2^{h-1}个节点

由于处于最高一层或次高层的部分节点没有子树,我们则将没有子树的节点称为叶子节点。

二叉树的遍历:

二叉树可以进行前序遍历、中序遍历、后序遍历及层序遍历。

前序遍历按照 根-左-右 的顺序进行遍历。

中序遍历按照 左-根-右 的顺序进行遍历。

后序遍历按照 左-右-根 的顺序进行遍历。

层序遍历按照层的从左到右的顺序进行遍历。

其中,若当前节点存在左右子节点,则会再次按照其遍历顺序进行遍历。

190a7d2c66954284ac030ba1195f25a3.png

对于上图,其前序遍历是:A B D E C F G。

前序遍历

其中序遍历为:D B E A F C G

中序遍历

其后序遍历为:D E B F G C A

后序遍历

其层序遍历为:A B C D E F G

层序遍历


二叉树的种类:

二叉树可分为完全二叉树满二叉树、AVL树和红黑树等。其中AVL树及进阶二叉树将在后续数据结构中进行讲解。

完全二叉树是指高度为h,叶子结点只可能在最下面的两层上出现第 h 层所有的结点都连续集中在最左边的二叉树。若该完全二叉树拥有N个节点,则其高度不会超过1+Log_{2} (N)层。下图中的b就是一个完全二叉树。

满二叉树是指对于高度为h的二叉树,其节点个数为2^{h}-1。下图中的a就是一个标准的满二叉树。

二叉树
特殊的二叉树


二叉树的特点:

在任意一颗二叉树中,若终端节点的个数为n_{0}度为2的节点数为n_{2},则n_{0}=n_{2}+1。

二叉树的代码实现:

接下来是基于C语言的实现二叉树的增删查改功能。

二叉树的数据结构定义:

二叉树的每个节点中都需要存储一个数据,并且存储其两个子树的地址。

typedef struct tree {int data;tree* bro, * kid;
}tree;

二叉树的初始化:

tree* Init_Tree(int val) {tree* p = (tree*)malloc(sizeof(tree));p->data = val;return p;
}

二叉树的销毁:

由于我们使用了malloc函数实现了内存分配,所以我们需要将每一个节点都使用free函数释放掉。

void Free(tree* p) {if (p == NULL) {return;}Free(p->bro);Free(p->kid);free(p);return;
}

二叉树的插入:

此处为随机往左右子树进行插入。

tree* Insert(tree* p, int val) {if (p == NULL) {return Init_Tree(val);}srand(time(0));if (rand() % 2 == 1) {p->kid = Insert(p->kid, val);}else {p->bro = Insert(p->bro, val);}return p;
}

二叉树的前序遍历:

void Tree_Preorder(vector<string>& arr, tree* root) {if (root == NULL) {arr.push_back("#");}arr.push_back(to_string(root->data));Tree_Preorder(arr, root->kid);Tree_Preorder(arr, root->bro);return;
}

二叉树的中序遍历:

void Tree_Inorder(vector<string>& arr, tree* root) {if (root == NULL) {arr.push_back("#");}Tree_Inorder(arr, root->kid);arr.push_back(to_string(root->data));Tree_Inorder(arr, root->bro);return;
}

二叉树的后序遍历:

void Tree_Postorder(vector<string>& arr, tree* root) {if (root == NULL) {arr.push_back("#");}Tree_Inorder(arr, root->kid);Tree_Inorder(arr, root->bro);arr.push_back(to_string(root->data));return;
}

二叉树的层序遍历(广度优先):

二叉树也可以按层进行遍历,我们称其为层序遍历或广度优先。

在二叉树的层序遍历中,我们需要用到队列的数据结构(不懂队列的同学可以看看我之前写的队列和栈的博客->)。首先将根节点放入队列中,当队列不为空时,依次取出队列中的每一个节点并且将其弹出队,将每一个节点的左右子树都放入队列中,以此实现二叉树的层序遍历。

void Tree_Levelorder(tree* p) {if (p == NULL) {return;}int head = 0, tail = 0;queue[tail++] = p;while (head<tail){tree* now = queue[head++];if (now->kid) {queue[tail++] = now->kid;}if (now->bro) {queue[tail++] = now->bro;}}return;
}


最后一个问题为什么是二叉呢?不是单叉、三叉或者是四叉及以上呢?如果你知道答案,可以把答案发在评论中和大家讨论一下。

版权声明:

本网仅为发布的内容提供存储空间,不对发表、转载的内容提供任何形式的保证。凡本网注明“来源:XXX网络”的作品,均转载自其它媒体,著作权归作者所有,商业转载请联系作者获得授权,非商业转载请注明出处。

我们尊重并感谢每一位作者,均已注明文章来源和作者。如因作品内容、版权或其它问题,请及时与我们联系,联系邮箱:809451989@qq.com,投稿邮箱:809451989@qq.com