什么是二叉树与多叉树

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一、树状结构

1、数组与链表

数组结构

数组存储是通过下标方式访问元素,查询速度快,如果数组元素是有序的,还可使用二分查找提高检索速度;如果添加新元素可能会导致多个下标移动,效率较低;

链表结构

链表存储元素,对于元素添加和删除效率高,但是遍历元素每次都需要从头结点开始,效率特别低;

树形结构能同时相对提高数据存储和读取的效率。

2、树结构概念

什么是二叉树与多叉树
  • 根节点:树的根源,没有父节点的节点,如上图A节点;

  • 兄弟节点:拥有同一父节点的子节点。如图B与C点;

  • 叶子节点:没有子节点的节点。如图DEFG节点;

  • 树的高度:最大层数,如图为3层;

  • 路径:从root根节点找到指定节点的路线;

树形结构是一层次的嵌套结构。一个树形结构的外层和内层有相似的结构,所以这种结构多可以递归的表示。经典数据结构中的各种树状图是一种典型的树形结构:一颗树可以简单的表示为根,  左子树, 右子树。 左子树和右子树又有自己的子树。

二、二叉树模型

什么是二叉树与多叉树

树的种类有很多,二叉树(BinaryTree)是树形结构的一个重要类型,每个节点最多只能有两个子节点的一种形式称为二叉树,二叉树的子节点分为左节点和右节点,许多实际问题抽象出来的数据结构往往是二叉树形式。

完全二叉树

什么是二叉树与多叉树

二叉树的所有叶子节点都在最后一层或者倒数第二层,而且最后一层的叶子节点在左边连续,倒数第二 层的叶子节点在右边连续,我们称为完全二叉树

满二叉树

什么是二叉树与多叉树

当二叉树的所有叶子节点都在最后一层,并且结点总数= 2^n -1 , n 为层数,则称为满二叉树。

平衡二叉树

什么是二叉树与多叉树

平衡二叉树指的是,任意节点的子树的高度差的绝对值都小于等于1,并且左右两个子树都是一棵平衡二叉树,常见的符合平衡树的有,B树(多路平衡搜索树)、AVL树(二叉平衡搜索树)等。

二叉查找树

什么是二叉树与多叉树

二叉查找树(BinarySearchTree)不但二叉树,同时满足一定的有序性:节点的左子节点比自己小,节点的右子节点比自己大。

三、二叉树编码

1、基础代码

节点代码

class TreeNode {     private String num ;     private TreeNode leftNode ;     private TreeNode rightNode ;     public TreeNode(String num) {         this.num = num;     }    @Override     public String toString() {         return "TreeNode{num=" + num +'}';     }}

树结构代码

class BinaryTree01 {     private TreeNode root ; }

2、遍历与查找

前序遍历查找

先处理当前结点的数据,再依次递归遍历左子树和右子树;

public void prevTraverse() {     // 输出父结点     System.out.println(this);     // 向左子树递归前序遍历     if(this.leftNode != null) {         this.leftNode.prevTraverse();     }    // 向右子树递归前序遍历     if(this.rightNode != null) {         this.rightNode.prevTraverse();     }}public TreeNode prevSearch(String num) {    //比较当前结点     if(this.num.equals(num)) {         return this ;     }    // 递归遍历左子树查找     TreeNode findNode = null;     if(this.leftNode != null) {         findNode = this.leftNode.prevSearch(num);     }    // 左子树遍历命中     if(findNode != null) {         return findNode ;     }    // 递归遍历右子树查找     if(this.rightNode != null) {         findNode = this.rightNode.prevSearch(num);     }    return findNode ; }

中序遍历查找

先递归遍历左子树,再处理父节点,再递归遍历右子树

public void midTraverse() {     // 向左子树递归中序遍历     if(this.leftNode != null) {         this.leftNode.midTraverse();     }    // 输出父结点     System.out.println(this);     // 向右子树递归中序遍历     if(this.rightNode != null) {         this.rightNode.midTraverse();     }}public TreeNode midSearch(String num) {    // 递归遍历左子树查找     TreeNode findNode = null;     if(this.leftNode != null) {         findNode = this.leftNode.midSearch(num);     }    if(findNode != null) {         return findNode ;     }    // 比较当前结点     if(this.num.equals(num)) {         return this ;     }    // 递归遍历右子树查找     if(this.rightNode != null) {         findNode = this.rightNode.midSearch(num);     }    return findNode ; }

后序遍历查找

先递归遍历左子树,再递归遍历右子树,最后处理父节点;

public void lastTraverse() {     // 向左子树递归后序遍历     if(this.leftNode != null) {         this.leftNode.lastTraverse();     }    // 向右子树递归后序遍历     if(this.rightNode != null) {         this.rightNode.lastTraverse();     }    // 输出父结点     System.out.println(this); }public TreeNode lastSearch(String num) {    // 递归遍历左子树查找     TreeNode findNode = null;     if(this.leftNode != null) {         findNode = this.leftNode.lastSearch(num);     }    if(findNode != null) {         return findNode ;     }    // 递归遍历右子树查找     if(this.rightNode != null) {         findNode = this.rightNode.lastSearch(num);     }    if(findNode != null) {         return findNode ;     }    // 比较当前结点     if(this.num.equals(num)) {         return this ;     }    return null ; }

3、删除节点

如果当前删除的节点是叶子节点,则可以直接删除该节点;如果删除的节点是非叶子节点,则删除该节点树。

public void deleteNode(String num) {     // 判断左节点是否删除     if(this.leftNode != null && this.leftNode.num.equals(num)) {         this.leftNode = null ;         return ;     }    // 判断右节点是否删除     if(this.rightNode != null && this.rightNode.num.equals(num)) {         this.rightNode = null;         return ;     }    // 向左子树遍历进行递归删除     if(this.leftNode != null) {         this.leftNode.deleteNode(num);     }    // 向右子树遍历进行递归删除     if(this.rightNode != null) {         this.rightNode.deleteNode(num);     }}

四、多叉树

什么是二叉树与多叉树

多叉树是指一个父节点可以有多个子节点,但是一个子节点依旧遵循一个父节点定律,通常情况下,二叉树的实际应用高度太高,可以通过多叉树来简化对数据关系的描述。

例如:Linux文件系统,组织架构关系,角色菜单权限管理系统等,通常都基于多叉树来描述。

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