C++实现的二叉树创建和遍历,超入门邻家小女也懂了
创始人
2024-05-30 20:23:18
0

目录

二叉树 

特点

性质

二叉树的创建

声明

创建

-> 成员运算符

批量创建

二叉树的遍历

先序遍历

中序遍历

后序遍历

层序遍历

树的相关术语

特殊二叉树

满二叉树

完全二叉树


二叉树 

树(Tree)是n(n≥0)个节点的有限集。在任意一棵树中有且仅有一个特定的称为根(Root)的节点;当n>1时,其余节点可分m(m>0)为个互不相交的有限集T1,T2,...,Tm;其中每一个集合本身又是一棵树,并且称为根的子树(SubTree)。

二叉树(Binary Tree)是一种特殊的有序树型结构,所有节点最多只有2棵子树。

特点

(1)每个节点至多有两棵子树;
(2)二叉树的子树有左右之分;
(3)子树的次序不能任意颠倒(有序树)。

性质

(1)二叉树的第i层上至多有2^(i-1)个节点(i≥1)。
(2)深度为h的二叉树中至多含有2^h-1个节点(h≥1)。
(3)若在任意一棵二叉树中,有n0个叶子节点,有n2个度为2的节点,则必有n0=n2+1。
(4)具有n个节点的满二叉树深为log2n+1。
(5)若对一棵有n个节点的完全二叉树进行顺序编号(1≤i≤n),
那么,对于编号为i(i≥1)的节点: 
  当i=1时,该节点为根,它无双亲节点。
  当i>1时,该节点的双亲节点的编号为i/2。
  若2i≤n,则有编号为2i的左节点,否则没有左节点。
  若2i+1≤n,则有编号为2i+1的右节点,否则没有右节点。


二叉树的创建

声明

struct TreeNode {int val;TreeNode* left;TreeNode* right;TreeNode(int x) : val(x), left(NULL), right(NULL) {}
};

在C/C++语言中,经常使用 NULL 来表示空指针。

NULL在头文件里的定义:

#ifndef NULL#ifdef __cplusplus#define NULL 0#else#define NULL ((void *)0)#endif
#endif

即在 C++中,NULL 被定义为整形常量 0,而在 C 中,被定义为无类型指针常量 (void*) 0 。

C++11标准增加了新的关键字 nullptr,表示空指针。

建议使用C++11及以上版本的用以下的二叉树声明:

struct TreeNode {int val;TreeNode* left;TreeNode* right;TreeNode(int x) : val(x), left(nullptr), right(nullptr) {}
};

创建

#include struct TreeNode {int val;TreeNode* left;TreeNode* right;TreeNode(int x) : val(x), left(nullptr), right(nullptr) {}
};int main() {TreeNode* root = new TreeNode(1);root->left = new TreeNode(2);root->right = new TreeNode(3);root->right->left = new TreeNode(4);root->right->right = new TreeNode(5);return 0;
}

 创建结果:

成员运算符->

指向结构体或对象的指针访问其内成员。当一个指针指向一个结构体、对象时,称之为结构体指针或对象指针。结构体指针或对象指针中的值是所指向的结构体或对象的首地址。通过结构体指针或对象指针即可访问该结构体或对象。

结构体指针变量定义的一般形式为:

struct 结构体类型名 *指针名; //结构体指针
struct 结构体类型名 *指针名 = &一个结构体的名字; //结构体指针并赋初值
struct 结构体类型名 *指针名 = new struct 结构体类型名; //结构体指针并用new申请内存
struct 结构体类型名 *指针名 =(struct 结构体类型名 *)malloc(sizeof(struct 结构体类型名)) 
//结构体指针并用malloc申请内存 使用应包含头文件stdlib.h

子树root->left, root->right 还可以 . 运算表示,也成员运算符。两者的区别:

点运算符 . 左边必须用 * 寻址运算符取到指针root指向的结构或者对象实体,如(*root);对比箭头状的成员运算符 -> ,其左边必须为结构体指针,如root。

    TreeNode* root = new TreeNode(1);(*root).left = new TreeNode(2);(*root).right = new TreeNode(3);(*(*root).right).left = new TreeNode(4);(*(*root).right).right = new TreeNode(5);

批量创建

上例只是创建5节点,如要建更多节点,这样一个一个增加节点写起来复杂;可以用数组或容器等可迭代数据类型批量来创建。

代码明天补上


二叉树的遍历

指如何按某种搜索路径巡防树中的每个结点,使得每个结点均被访问一次,而且仅被访问一次。
常见的遍历方法有:先序遍历,中序遍历,后序遍历,层序遍历

以一棵满二叉树为例:

        _______1________/                \__2__             ___3___/     \           /       \4       5        _6        _7/ \     / \      /  \      /  \
8   9   10  11   12   13   14   15

先序遍历

若二叉树为空,为空操作;
否则(1)访问根节点;(2)先序遍历左子树;(3)先序遍历右子树。

遍历结果: 1 [2 [4 8 9] [5 10 11]] [3 [6 12 13] [7 14 15]   “根左右

中序遍历

若二叉树为空,为空操作;
否则(1)中序遍历左子树;(2)访问根结点;(3)中序遍历右子树。

遍历结果: [[8 4 9] 2 [10 5 11]] 1 [[12 6 13] 3 [14 7 15]]  “左根右

后序遍历

若二叉树为空,为空操作;
否则(1)后序遍历左子树;(2)后序遍历右子树;(3)访问根结点。

遍历结果: [[8 9 4] [10 11 5] 2] [[12 13 6] [14 15 7] 3] 1  “左右根

层序遍历

若二叉树为空,为空操作;否则从上到下、从左到右按层次进行访问。

遍历结果: 1 [2 3] [4 5 6 7] [8 9 10 11 12 13 14 15]

代码明天补上


树的相关术语

节点:包含一个数据元素及若干指向其子树的分支,又的译成“结点”(Node)
:树和子树的“顶点”(Root)
:节点拥有的子树数量称为节点的度(Degree);树的度是指树内个结点的度的最大值
分支节点:度不为0的节点
叶子:没有子树的节点,即它的度为0 (Leaf)
子节点:结点的子树的根称为该节点的孩子(Child)
父节点:对应子节点上一层(level)节点称为该节点的双亲(Parent)
兄弟结点:同一父节点的子节点,互称兄弟(Sibling)
节点的祖先:是从根到该结点所经分支上的所有节点
节点的子孙:以某结点为根的子树中的所有节点
:从根开始,根为第一层,根的孩子为第二层...(Level)
深度:树中结点的最大层次数,称为树的深度或高度 (Depth or Height)
森林:是很多互不相交的树的集合(Forest)

无序树:树中任意节点的子节点之间没有顺序关系,这种树称为无序树,也称为自由树
有序树:树中任意节点的子节点之间有顺序关系,这种树称为有序树
最大树(最小树):每个结点的值都大于(小于)或等于其子结点(如果有的话)值的树


特殊二叉树

满二叉树

所有层的节点都达到最大数量,叶子除外的所有节点都有两个子节点,所有叶子都在最底一层(k)且数目为2^(k - 1)。即深度k且有2^k - 1个节点(叶子“长”满最后一层),或称完美二叉树 (Perfect Binary Tree)

         ______12_______/               \__3__             __5__/     \           /     \_7       6        _9       11/  \     / \      /  \     /  \
13   8   1   4    10   2   0    14

完全二叉树

如果删除最底一层的所有叶子它就是满二叉树,即除了最后一层,每层节点都达到最大数量 ,即有深度k的个节点数在左闭右开【2^(k-1)+1,2^k-1】区间内。(Complete Binary Tree)

         ________3______/               \___11___           __4__/        \         /     \14         7       9       13/  \      /  \     /   
2    5    8    6   1 

完全二叉树性质:

1. 具有N个节点的完全二叉树的深度为[log2 N]+1,其中[x]为高斯函数,截尾取整。
2. 如果对一棵有n个节点的完全二叉树的节点按层序编号(从第一层到最后一层,每层从左到右),则对任一节点,有:
(1)如果i=1,则节点i是二叉树的根,无双亲;如果i>1,则其双亲节点为[i/2];
(2)如果2i>n,则节点i无左孩子;否则其左孩子是节点2i;
(3)如果2i+1>n,则节点i无右孩子;否则其右孩子是节点2i+1。


相关内容

热门资讯

喜欢穿一身黑的男生性格(喜欢穿... 今天百科达人给各位分享喜欢穿一身黑的男生性格的知识,其中也会对喜欢穿一身黑衣服的男人人好相处吗进行解...
发春是什么意思(思春和发春是什... 本篇文章极速百科给大家谈谈发春是什么意思,以及思春和发春是什么意思对应的知识点,希望对各位有所帮助,...
网络用语zl是什么意思(zl是... 今天给各位分享网络用语zl是什么意思的知识,其中也会对zl是啥意思是什么网络用语进行解释,如果能碰巧...
为什么酷狗音乐自己唱的歌不能下... 本篇文章极速百科小编给大家谈谈为什么酷狗音乐自己唱的歌不能下载到本地?,以及为什么酷狗下载的歌曲不是...
华为下载未安装的文件去哪找(华... 今天百科达人给各位分享华为下载未安装的文件去哪找的知识,其中也会对华为下载未安装的文件去哪找到进行解...
怎么往应用助手里添加应用(应用... 今天百科达人给各位分享怎么往应用助手里添加应用的知识,其中也会对应用助手怎么添加微信进行解释,如果能...
家里可以做假山养金鱼吗(假山能... 今天百科达人给各位分享家里可以做假山养金鱼吗的知识,其中也会对假山能放鱼缸里吗进行解释,如果能碰巧解...
一帆风顺二龙腾飞三阳开泰祝福语... 本篇文章极速百科给大家谈谈一帆风顺二龙腾飞三阳开泰祝福语,以及一帆风顺二龙腾飞三阳开泰祝福语结婚对应...
四分五裂是什么生肖什么动物(四... 本篇文章极速百科小编给大家谈谈四分五裂是什么生肖什么动物,以及四分五裂打一生肖是什么对应的知识点,希...
美团联名卡审核成功待激活(美团... 今天百科达人给各位分享美团联名卡审核成功待激活的知识,其中也会对美团联名卡审核未通过进行解释,如果能...