目录
一丶树
1.概念:
2.特点
3.关于树的一些基本概念
二丶二叉树
1.概念
2.性质
3.满二叉树和完全二叉树
4.二叉树的遍历
5.存储结构
5.1顺序存储
5.2链式存储
6.层次遍历
三丶哈夫曼树
一丶树
1.概念:
树(Tree)是n(n>=0)个节点的有限集合T,它满足两个条件 :有且仅有一个特定的称为根(Root)的节点;其余的节点可以分为m(m≥0)个互不相交的有限集合T1、T2、……、Tm,其中每一个集合又是一棵树,并称为其根的子树(Subtree)。
2.特点
一对多,每个节点最多有一个前驱,但可以有多个后继(根节点无前驱,叶节点无后继)
3.关于树的一些基本概念
(1)度数:一个节点的子树的个数(一个节点的子树的个数称为该节点的度数,3)
(2)树度数:树中节点的最大度数
(3)叶节点或终端节点: 度数为零的节点
(4)分支节点:度数不为零的节点(B一层)
(5)内部节点:除根节点以外的分支节点 (B,C,D)
(6)节点层次: 根节点的层次为1,根节点子树的根为第2层,以此类推
(7)树的深度或高度: 树中所有节点层次的最大值
二丶二叉树
1.概念
二叉树(Binary Tree)是n(n≥0)个节点的有限集合,它或者是空集(n=0),或者是由一个根节点以及两棵互不相交的、分别称为左子树和右子树的二叉树组成。二叉树与普通有序树不同,二叉树严格区分左孩子和右孩子,即使只有一个子节点也要区分左右。
2.性质
(1) 二叉树第k(k>=1)层上的节点最多为2的k-1次幂 // 2^(k-1)
(2) 深度为k(k>=1)的二叉树最多有2的k次幂-1个节点。//满二叉树的时候最多的节点数 2^k-1
(3) 在任意一棵二叉树中,树叶的数目比度数为2的节点的数目多一。
设度数为0的节点数为n0,度数为1的节点数为n1以及度数为2的节点数为n2,则:
总节点数为各类节点之和: n = n0 + n1+ n2
总节点数为所有子节点数加一:n = n0*0 + n1*1 + n2*2 + 1
下面式子减上面式子得: 0 = -n0 + n2 +1 ==> n0 = n2 + 1
3.满二叉树和完全二叉树
满二叉树: 深度为k(k>=1)时节点数为2^k - 1(2的k次幂-1)
完全二叉树: 只有最下面两层有度数小于2的节点,且最下面一层的叶节点集中在最左边的若干位置上。(先挂树的左边向右, 从上向下挂)
4.二叉树的遍历
中序: 左 ----> 根 -----> 右
后序: 左 ----> 右 -----> 根
中序:B D C A E H G K F
后序:D C B H K G F E A
5.存储结构
5.1顺序存储
设完全二叉树的节点数为n,某节点编号为i
当i>1(不是根节点)时,有父节点,其编号为i/2;
当2*i<=n时,有左孩子,其编号为2*i ,否则没有左孩子,本身是叶节点;
当2*i+1<=n时,有右孩子,其编号为2*i+1 ,否则没有右孩子;
节点编号
根节点编号 1
根节点左子节点编号: 2 即 2 * 1
根节点右子节点编号: 3 即 2 * 1 + 1
第n个节点
左子节点编号: 2 * n
右子节点编号: 2 * n + 1
有n个节点的完全二叉树可以用有n+1 个元素的数组进行顺序存储,节点号和数组下标一一对应,下标为零的元素不用。
5.2链式存储
当2*i<=n时,有左孩子,其编号为2*i ,否则没有左孩子,本身是叶节点;
当2*i+1<=n时,有右孩子,其编号为2*i+1 ,否则没有右孩子;
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
typedef struct node
{int data; // 数据域struct node *lchild; // 左子树struct node *rchild; // 右子树
} node_t, *node_p;
node_p CreateBitTree(int i, int n) // i为根节点编号,n为节点数
{node_p p = (node_p)malloc(sizeof(node_t)); // 开辟空间if (NULL == p) // 容错判断{printf("Create err");return NULL;}p->data = i; // 初始化数据域if (2 * i <= n) // 判断有无左子树p->lchild = CreateBitTree(2 * i, n); // 利用递归函数创建树elsep->lchild = NULL;if (2 * i + 1 <= n) // 判断有无右子树p->rchild = CreateBitTree(2 * i + 1, n);elsep->rchild = NULL;
}
int Perorder(node_p p)//前序遍历
{if (NULL == p)return 0;printf("%d ", p->data);if (NULL != p->lchild)Perorder(p->lchild);if (NULL != p->rchild)Perorder(p->rchild);
}
int Midorder(node_p p)//中序遍历
{if (NULL == p)return 0;if (NULL != p->lchild)Midorder(p->lchild);printf("%d ", p->data);if (NULL != p->rchild)Midorder(p->rchild);
}
int Rearorder(node_p p)//后序遍历
{if (NULL == p)return 0;if (NULL != p->lchild)Rearorder(p->lchild);if (NULL != p->rchild)Rearorder(p->rchild);printf("%d ", p->data);
}
int Release(node_p p)//释放树
{if (NULL == p)return 0;if (p->lchild != NULL)Release(p->lchild);if (p->rchild != NULL)Release(p->rchild);free(p);p = NULL;
}
int main(int argc, char const *argv[])
{node_p p = CreateBitTree(1, 5);printf("前序遍历\n");Perorder(p);printf("中序遍历\n");Midorder(p);printf("后序遍历\n");Rearorder(p);printf("\n");return 0;
}
6.层次遍历
三丶哈夫曼树
哈夫曼树又称为最优树.
给定N个权值作为N个叶子结点,构造一棵二叉树,若该树的带权路径长度达到最小,称这样的二叉树为最优二叉树,也称为哈夫曼树(Huffman Tree)。哈夫曼树是带权路径长度最短的树,权值较大的结点离根较近。
先明确以下概念:
1、路径和路径长度
在一棵树中,从一个结点往下可以达到的孩子或孙子结点之间的通路,称为路径。通路中分支的数目称为路径长度。若规定根结点的层数为1,则从根结点到第L层结点的路径长度为L-1。
2、结点的权及带权路径长度
若将树中结点赋给一个有着某种含义的数值,则这个数值称为该结点的权。结点的带权路径长度为:从根结点到该结点之间的路径长度与该结点的权的乘积。
3、树的带权路径长度
树的带权路径长度规定为所有叶子结点的带权路径长度之和,记为WPL。(
Weighted Path Length of Tree)
WPL=2*2+5*2+7*1=21
哈夫曼树的构造:
假设有n个权值,则构造出的哈夫曼树有n个叶子结点。 n个权值分别设为 w1、w2、…、wn,则哈夫曼树的构造规则为:
(1) 将w1、w2、…,wn看成是有n 棵树的森林(每棵树仅有一个结点);
(2) 在森林中选出两个根结点的权值最小的树合并,作为一棵新树的左、右子树,且新树的根结点权值为其左、右子树根结点权值之和;
(3)从森林中删除选取的两棵树,并将新树加入森林;
(4)重复(2)、(3)步,直到森林中只剩一棵树为止,该树即为所求得的哈夫曼树。
例如:对 2,3,4,8 这四个数进行构造:
第一步:
第二步:
第三步: