0. 前言
本文不是从入门到精通式的文章。写该文的目的是理清树结构及其解题思路,所以讲解不多而概念性的东西比较多,请见谅。
本文结构:
- 概念铺垫
- 二叉树
- 各种相关算法
- 例题相关
1. 概念铺垫
- 树等价于连通无环图,由一组顶点(vertex)和边(edge)构成。其中,如图所示,A点为根顶点(root)。一般情况下,我们多称顶点为节点(node)。
-
祖先(ancestor)、后代(descendant)、父亲(parent)、孩子(child)、子树(subtree)、叶子节点(leaf)、度(degree):在节点
v
寻根过程中经过的每一个节点都是其祖先,节点v
是其后代。依旧以上图为例,节点E
的祖先是B
和A
,E
是B
和A
的后代,而B
又是A
的后代。
父亲<-->孩子是特殊的祖先<-->后代关系。若节点u
是v
的祖先且恰好比v
高一层,则称u
是v
的父亲,v
是u
的孩子。例如:B
与E
即为一对父子关系。
节点u
所有的后代及其之间的连接边称为子树,记作subtree(v)
。例如图中的B D F
就构成一棵子树。当一个节点没有后代(没有孩子)时,我们称之为叶子节点。例如,图中的D E F G
都是叶子节点。
节点u
的孩子总数称为u
的度。例如,节点c
的度为2,因为c
有两个孩子F G
。叶子节点的度为0。 -
深度(depth)、高度(height):沿节点
v
到r
唯一通路所经过边的数目,称为节点v
的深度,记作depth(v)
。例如上图中,从节点E
走到根节点A
的边数是2
,所以depth(E) = 2
。设节点v
深度为v_d
,那么我们可以认为节点v
处于在第v_d
层。特别地,约定根顶点root
的深度为0
,即depth(root) = 0
。
树T
中所有节点深度最大值称作该树的高度,记作height(T)
。通常约定,仅有一个节点的树高度为0
,空树高度为-1
。例如,图中所未二叉树高度为2
。有些博客文章、教材、讲义中认为该树高度为3
,也正确。因为从直观角度来说是3层树,而本文约定高度为2
是为方便编程。
2. 二叉树(binary tree)
二叉树图例定义:如上图所示,二叉树是每个节点最多只有两个分支(即不存在分支度大于2的节点)的树结构。通常分支被称作“左子树”或“右子树”。二叉树的分支具有左右次序,不能随意颠倒。
性质:
- 在二叉树中,每个节点的度;
- 同一节点的孩子可以左右区分,即具有左右次序(有序),故二叉树又可称为二叉有序树(ordered binary tree)。
2.1 二叉搜索树(Binary Search Tree, BST)
首先要明确一点的是,二叉搜索树满足所有普通二叉树的特征。但相比普通二叉树而言,二叉搜索树又有如下特征:
假定节点为k:
- 左子树存储着值小于k的节点
- 右子树存储着值大于k的节点
- 每棵子树都满足如上两条特征
References
- 邓俊辉. 数据结构: C++ 语言版[M]. 清华大学出版社, 2012.
- 二叉树--维基百科
- GeeksforGeeks二叉搜索树专题(英文版)
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