树概念及结构

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一、树概念及结构

💦 树的概念

树是一种非线性的数据结构,它是由 n (n>=0) 个有限结点组成一个具有层次关系的集合。
把它叫做树是因为它看起来像一棵倒挂的树,也就是说它是根朝上,而叶朝下。

1️⃣ 有一个特殊的结点,称为根结点,根节点没有前驱结点

2️⃣ 除根节点外,其余结点被分为 M (M>0) 个互不相交的集合 T1、T2 ... 、Tm,其中每一个集合 Ti (1<=i<=m) 又是一棵结构与树类似的子树,每棵子树的根结点有且只有一个前驱,可以有0个或多个后继

3️⃣ 因此,树是递归定义的

在这里插入图片描述

⚠ 注意:树形结构中,子树之间不能有交集,否则就不是树形结构 在这里插入图片描述 ▶ 子树是不相交的

▶ 除了根节点外,每个节点有且仅有一个父节点

▶ 一棵 N 个节点的树有 N-1 条连

💦 树的相关概念

在这里插入图片描述

1️⃣ 节点的度:一个节点含有的子树的个数称为该节点的度; 如上图:A 的为6

2️⃣ 叶节点或终端节点:度为0的节点称为叶节点; 如上图:B、C、H、I...等节点为叶节点

3️⃣ 非终端节点或分支节点:度不为0的节点; 如上图:D、E、F、G...等节点为分支节点

4️⃣ 双亲节点或父节点: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; 如上图:A 是 B 的父节点

5️⃣ 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; 如上图:B 是 A 的孩子节点

6️⃣ 兄弟节点:具有相同父节点的节点互称为兄弟节点 (这里指的是亲兄弟,而非表堂兄弟); 如上图:B、C 是兄弟节点

7️⃣ 树的度:一棵树中,最大的节点的度称为树的度; 如上图:树的度为 6

8️⃣ 节点的层次: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;如上图:树的层次为 4

9️⃣ 树的高度或深度:树中节点的最大层次 (这里有 2 种说法:其一,根算 0,其二,根算 1); 如上图:树的高度为 4    这里推荐理解其二,因为:    当要算空树的高度是多少时,按其一的理解,高度是 -1;按其二的理解,高度是 0    当要算只有一个根节点的树的高度是多少时,按其一的理解,高度是 0;按其二的理解,高度是 1

🔟 堂兄弟节点:双亲在同一层的节点互为堂兄弟;如上图:H、I 互为兄弟节点

1️⃣1️⃣ 节点的祖先:从根到该节点所经分支上的所有节点;如上图:A 是所有节点的祖先

1️⃣2️⃣ 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。如上图:所有节点都是 A 的子孙

1️⃣3️⃣ 森林:由 m(m>0) 棵互不相交的树的集合称为森林,并查集就是一个森林

💦 树的表示

树结构相对线性表就比较复杂了,要存储表示起来比较麻烦,既要保存值域,也要保存结点和结点之间的关系。
实际中树有很多种表示方式如: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。我们这里就简单的了解其中最常用的孩子兄弟表示法。

⚠ 对于树的定义其实并不好定义,因为其中有许多未知的因素

1、除非明确说明树的度是多少,比如树的度是 6

struct TreeNode
{
	int data;
	//这种结构其实是很浪费的,因为最大的度是6,但往下可能并没有那么多
	struct TreeNode* subs[6];//指针数组
}

2、如果没有说明树的度是多少,可以使用顺序表存储

struct TreeNode
{
	int data;
	SeqList subs;//顺序表中存储的是节点的指针
	//vector<struct TreeNode*>subs;//在C++学了模板后可以这样定义
}

3、双亲表示法

struct TreeNode
{
	int data;
	struct TreeNode* parent;
}

4、左孩子右兄弟表示法 (比较实用)

typedef int DataTpye;
struct Node
{
	struct Node* _firstChild1;//第一个孩子节点(如有多个孩子,那么只指向最左边的)
	struct Node* _pNextBrother;//指向下一个兄弟节点
	DataType _data;//节点中的数据域
}

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💦 树在实际中的运用 (表示文件系统的目录树结构)

    ❗ 以下为 Linux 下的目录树 ❕ 在这里插入图片描述