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树的定义和基本概念

数的定义

计算机世界的树是从自然界实际的树抽象而来的,指的是n个有父子关系的节点组成的有限集合。

 

树的递归定义:
      树(Tree)是n(n≥0)个结点的有限集T,T为空时称为空树,否则它满足如下两个条件:

  1. 有且仅有一个特定的称为根(Root)的结点;
  2. 其余的结点可分为m(m≥0)个互不相交的子集Tl,T2,…,Tm,其中每个子集本身又是一棵树,并称其为根的子树(Subree)。
    注意:
        树的递归定义刻画了树的固有特性:一棵非空树是由若干棵子树构成的,而子树又可由若干棵更小的子树构成。

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常用术语

  1. 节点的度(degree):一个节点含有的子树的个数称为该节点的度;
  2. 树的度:一棵树中,最大的节点的度称为树的度;
  3. 叶节点终端节点:度为零的节点;
  4. 非终端节点分支节点:度不为零的节点;
  5. 父亲节点父节点:若一个节点含有子节点,则这个节点称为其子节点的父节点;
  6. 孩子节点子节点:一个节点含有的子树的根节点称为该节点的子节点;
  7. 兄弟节点:具有相同父节点的节点互称为兄弟节点;
  8. 节点的层次(level):从根开始定义起,根为第1层,根的子节点为第2层,以此类推;
  9. 树的高度深度:树中节点的最大层次;
  10. 堂兄弟节点:父节点在同一层的节点互为堂兄弟;
  11. 节点的祖先:从根到该节点所经分支上的所有节点;
  12. 子孙:以某节点为根的子树中任一节点都称为该节点的子孙。
  13. 森林:由m(m>=0)棵互不相交的树的集合称为森林;

 

树的种类

 

  • 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;
    • 二叉树:每个节点最多含有两个子树的树称为二叉树;
      • 完全二叉树:对于一颗二叉树,假设其深度为d(d>1)。除了第d层外,其它各层的节点数目均已达最大值,且第d层所有节点从左向右连续地紧密排列,这样的二叉树被称为完全二叉树;
      • 满二叉树:对于上述的完全二叉树,如果去掉其第d层的所有节点,那么剩下的部分就构成一个满二叉树(此时该满二叉树的深度为d-1);
    • 霍夫曼树:带权路径最短的二叉树称为哈夫曼树或最优二叉树;

树的基本操作

  • 初始化:通常是一个构造器,用户构建一个空的树,或者以指定节点为根来构建树
  • 为指定节点添加子节点
  • 判断树是否为空
  • 获取根节点
  • 获取指定节点(非根节点)的父节点
  • 获取指定节点(非叶子节点)的所有叶子节点
  • 获取树的深度
  • 输出树
  • 删除子树
  • 遍历树

树的存储方法

  • 父节点表示法:每个子节点都记录它的父节点
  • 每个非叶子节点通过一个链表来记录它所有的子节点

下一节通过具体的Java程序来实现这两种存储。