叉树T的高度为h,T中只有度为0和2的结点,则T的结点数至少为( ) A h B h+1 C 2h-1 D 2h
时间: 2023-09-19 22:05:50 浏览: 261
### 回答1:
我们可以考虑用归纳法来证明这个结论。
当 $h=1$ 时,叉树T只有一个根节点,符合结点数至少为 $1=2^{1}-1$ 的条件。
假设当 $h=k$ 时,叉树T的结点数至少为 $2^k-1$。考虑当 $h=k+1$ 时,如何构造一棵符合条件的叉树T。
首先,我们知道一棵高度为 $k$ 的叉树T可以被看成左子树和右子树的根节点之间连一条边得到的。因此,我们可以从 $k$ 高度的叉树开始构造。
假设 $T_L$ 和 $T_R$ 分别是 $T$ 的左右子树,高度均为 $k$。如果 $T_L$ 和 $T_R$ 的结点数都等于 $2^k-1$,那么可以将它们分别作为 $T$ 的左右子树,然后在它们的根节点之间连一条边,得到一棵高度为 $k+1$ 的叉树T。
现在考虑如果 $T_L$ 或 $T_R$ 的结点数小于 $2^k-1$,该怎么办?
不妨假设 $T_L$ 的结点数小于 $2^k-1$。我们可以在 $T_L$ 的根节点下面增加一个新的子树 $T_{L2}$,使得 $T_{L2}$ 的高度为 $k$,并且 $T_{L2}$ 的结点数等于 $2^{k}-1-T_{L}$。这样,$T_{L2}$ 的结点数就满足条件了,我们就可以将 $T_{L2}$ 作为 $T$ 的左子树,然后在 $T_L$ 的根节点和 $T_{L2}$ 的根节点之间连一条边,得到一棵高度为 $k+1$ 的叉树T。
同理,如果 $T_R$ 的结点数小于 $2^k-1$,我们也可以在 $T_R$ 的根节点下面增加一个新的子树 $T_{R2}$,使得 $T_{R2}$ 的高度为 $k$,并且 $T_{R2}$ 的结点数等于 $2^{k}-1-T_{R}$。这样,$T_{R2}$ 的结点数就满足条件了,我们就可以将 $T_{R2}$ 作为 $T$ 的右子树,然后在 $T_R$ 的根节点和 $T_{R2}$ 的根节点之间连一条边,得到一棵高度为 $k+1$ 的叉树T。
综上所述,我们可以构造出符合条件的叉树T,它的结点数至少为 $2^{k+1}-1$。因此,根据归纳假设,当 $h=k+1$ 时,结点数至少为 $2^{k+1}-1$。
综上所述,选项 D 2h 是正确的答案。
### 回答2:
叉树T的高度为h,则叶子节点的个数为2^h个(因为叶子节点是度为0的节点),并且除叶子节点外的每一层都有至少一个度为2的节点。若叉树T的结点数不小于2h,则在叶子节点数为2^h的情况下,根据叉树定义可知,除叶子节点外的每一层都有至少一个度为2的节点,而这些节点必然会增加树的结点数,从而大于2h。
因此,可以得出结论:T的结点数至少为2h-1。
所以,答案选C:2h-1。
### 回答3:
根据题干中所给的条件,我们可以得出以下结论:
1. 叉树T的高度为h,意味着从根节点到最远叶节点的最长路径长度为h;
2. T中只有度为0和2的节点,即每个节点要么没有子节点,要么有两个子节点。
根据叉树的性质,我们可以推导出一个节点数的最小值:
1. 叶节点是度为0的节点,所以叶节点的个数至少为h;
2. 每个内部节点都有两个子节点,所以每个内部节点都会消耗一个度为2的节点。因此,除了叶节点外,每个内部节点都会贡献一个度为2的节点,所以除了叶节点外,其余节点的个数为h-1。
综上,T的结点数至少为h + h-1 = 2h-1。所以正确答案是C。
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