树的概念及结构

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树的概念及结构

2024-07-14 10:43:32| 来源: 网络整理| 查看: 265

前言

以前我们学的线性结构是一对一的线性关系,但现实中,还有一对多的情况要处理,那就是树形结构。今天我们将学习树的概念及结构、和树的三种常见表示方法。

一、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)个有限结点组成的一个具有层次关系的集合。

(1)为什么把这种结构,叫做树呢?

答案是: 因为它的逻辑图看起来像一颗倒挂的树,根朝上,叶向下。如下图: 在这里插入图片描述

(2)空树

空树: n=0时称为空树。

(3)非空树

根节点: 有且仅有一个特定的结点,称为根(Root)节点。(根节点没有前驱结点) 树是递归实现的: 当n>1时,除根节点外,其余结点可分为m(m>0)个互不相交的有限集T1,T2,……Tm,其中每一个集合Ti(1 PTNode* a;//指向堆区开辟的节点数组 int root;//根节点的位置 int size;//结点数 }PTree;

如下图中树结构和树双亲表示所示: 在这里插入图片描述 优缺点: 优点:①找双亲容易;②顺序存储。 缺点:找孩子难,需要遍历整个结构。

2、孩子表示法

定义: 由于树中每个结点可能有多棵子树,可以考虑用多重链表,即每个结点有多个指针域,其中每个指针指向一棵子树的根节点,我们把这种方法叫做多重链表表示法。 因为树的每个结点的度,也就是它的孩子个数是不同的。所以我们有两种设计方案来解决。 方案一(树的度已知):结点同构 ——已知树的度为d,指针域的个数就等于树的度。其结构如下图: 在这里插入图片描述 其中data是数据域,child1到childd是指针域,用来指向该结点的孩子结点。 代码示例:

//已知树的度为N #define N 5 //树的节点 typedef struct TreeNode { struct TreeNode* child[N];//指针数组——存储孩子结点的位置 int data;//存储数据 }TreeNode;

如下左图的树,树的度是3,所以指针域的个数是3,孩子表示如下右图所示: 在这里插入图片描述 如图我们可知这种方法当树中很多结点的度小于d时,结点中有很多指针域为空,空间浪费。 方案二(树的度未知):孩子表示法——理解两个结构:①孩子结点;②表头结点。然后使用顺序存储实现孩子表示法。 如图所示: 在这里插入图片描述

①孩子结点: 就是用单链表存储某个结点的所有孩子结点的地址(注:n个结点有n个孩子链表,如果是叶子结点则该链表为空。)结构如下所示: 在这里插入图片描述 ②表头结点: 有两个成员:data成员存储某个结点的数据信息;firstchild成员存储该结点孩子链表的头指针。结构如图所示: 在这里插入图片描述 ③树结构: 由三个成员组成:指向表头数组的指针a、保存根位置的root、保存节点数的size。 代码示例:

//孩子结点 typedef struct CTNode { int child;//数据域,存储孩子结点在表头数组中的下标 struct CTNode* next;//指向下一个孩子结点 }CTNode; //表头结点 typedef struct { int data;//存储结点的数据 CTNode* firstchild;//存储孩子链表的头指针 }CTBox; //树的结构 typedef struct { CTBox* a;//指向堆区开辟表头数组 int root;//根位置 int size;//节点数 }Tree; 3、孩子兄弟法

定义: 我们观察发现,任意一棵树,它的节点的第一个孩子如果存在就是唯一,它的右兄弟如果存在也是唯一的。因此,我们设置两个指针,分别指向该结点的第一个孩子和此结点的右兄弟,也可叫做左兄弟右孩子法。结构如图所示: 在这里插入图片描述 代码示例:

typedef int DataType; typedef struct TreeNode { struct Node* firstChild1; // 第一个孩子结点 struct Node* pNextBrother; // 指向其下一个兄弟结点 DataType data; // 结点中的数据域 }TreeNode;

如下图树结构与孩子兄弟的表示: 在这里插入图片描述 总结:这三种表示方法就是分别从孩子、双亲、兄弟的角度设计的。



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