一、前言
堆是一种特殊的二叉树(完全二叉树),所以先了解一下树的概念,再来了解堆。
二、树的概念及结构
1、树的概念
树是一种非线性的数据结构,它是由n(n>0)个有限节点组成一个具有层次关系的集合,把它叫做树是因为他看起来像一棵倒挂的树,也就是说他是根朝上,而叶朝下的。
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有一个特殊的节点,称为根节点,根节点没有前驱节点。
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除根节点外,其余结点被分成M(M>0)个互不相交的集合T1、T2…、Tm,其中每一个集合又是一颗结构与树类似的子树。每棵子树有且只有一个前驱,可以有0个或多个后继。
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因此,树是递归定义的。
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树形结构中,子树之间不能有交集,否则就不是树形结构(除根节点外,每个结点只有父节点一个前驱)。
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非树如下图
2、树的相关概念
- 节点的度:一个节点含有的子树的个数成为该节点的度。
- 层次:树的层次是从1开始的,所以如果是空树,那么该树的高度(深度)为0,如果该树只有1个结点,那么就是一层,那么高度就是1。
- 叶节点或终端节点:度为0的节点成为叶节点。
- 非终端节点或分支节点:度不为0的节点。
- 双亲结点或父节点: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。
- 孩子节点或子节点:一个节点含有的子树的根节点称为该节点的子节点。
- 兄弟节点:指的是亲兄弟,也就是一个父亲。不是一个父亲的叫堂兄弟结点。
- 树:树的子树是不相交的。除根结点外每个子树只有一个父结点。一个N个结点的树有N-1条边。
- 树的度:一棵树中,最大的节点的度称为树的度。
- 节点的层次:从根开始定义起,根为第一层,根的子节点为第2层,以此类推。
- 树的高度或深度:树中节点的最大层次。
- 堂兄弟节点:双亲在同一层的节点互为堂兄弟。
- 祖先:从该点连着的向上都是祖先。
- 子孙:以某节点为根的子树中任一节点都成为该节点的子孙。
- 森林:由m棵互不相交的树的集合称为森林。
3、树的表示
树结构相对线性表就比较复杂了,要存储表示起来就比较麻烦,既要保存值域,也要保存节点和节点之间的关系,表示方式有很多种:双亲表示法、孩子表示法、孩子双亲表示法以及孩子兄弟表示法等。我们一般采用最常见的孩子兄弟表示法。
4、树在实际中的应用
三、二叉树的概念及性质
1、概念
一棵二叉树是节点的一个有限集合,该集合:或者为空、或者由一个根节点加上两棵分别称为(根节点的)左子树和右子树的二叉树组成。
二叉树不存在度大于2的节点。
二叉树的子树有左右之分,次序不能颠倒,因此二叉树是有序树。
2、特殊二叉树
- 满二叉树:一个二叉树,如果每一层的节点都达到最大值,则这个二叉树为满二叉树。也就是说,如果一个二叉树有k层,且节点总数为2^k-1,则为满二叉树。
- 完全二叉树:假设有k层,前k-1层都是满的,最后一层是连续的,这样的二叉树叫做完全二叉树。满二叉树是特殊的完全二叉树。
3、二叉树的性质
四、二叉树的存储结构
二叉树一般可以使用两种结构存储,一种顺序结构,一种链式结构。
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顺序结构存储就是使用数组来存储,一般使用数组只适合表示完全二叉树,因为不是完全二叉树会有空间的浪费,如下图所示。而现实中使用中只有堆(特殊的完全二叉树,下一篇博客会详细讲解),才会使用数组来存储。二叉树顺序存储在物理上是一个数组,在逻辑上是一颗二叉树。
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五、总结
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