(2020年北化工考研真题已知一棵完全二叉树的第9层(设根为第1层)有100个叶结点,则该完全二叉树的结点个数最多
时间: 2023-12-20 08:04:15 浏览: 311
可以用完全二叉树结点个数的公式来求解,即$2^h-1$,其中$h$为树的高度。由于题目已知第9层有100个叶结点,因为是完全二叉树,所以第8层必定有50个结点(每个叶结点的父结点都是第8层的结点)。同理,第7层有25个结点,第6层有12个结点,第5层有6个结点,第4层有3个结点,第3层有2个结点,第2层有1个结点,第1层有1个结点。因此,该完全二叉树的高度为9,结点个数为$2^9-1=511$。
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已知一棵完全二叉树的第9层(设根为第1层)有100个叶结点,则该完全二叉树的结点个数最多是:
### 回答1:
该完全二叉树的第9层有100个叶结点,由于是完全二叉树,第8层的结点数为200,第7层的结点数为400,以此类推,第1层的结点数为2^8=256。因此,该完全二叉树的结点个数最多为:
1 + 2 + 4 + ... + 256 = 2^9 - 1 = 511
### 回答2:
我们知道,完全二叉树是指一棵二叉树中,除了最后一层,其他的层都是满的,而且最后一层的结点集中在左侧。对于一棵完全二叉树,设其深度为h,则第一层至第h-1层的结点共有2^(h-1)-1个。
根据题目条件,第9层有100个叶结点,那么第8层就有200个结点。由于该完全二叉树是满的,所以可以推断出8层共有2^7-1=127个结点,即127-200=-73个下层结点是不存在的。即第8层的后73个结点是不存在的。同理,可以推算出第7层的下层结点也不存在,以此类推,直到第2层的下层结点不存在。最终,我们得到的是一棵以第9层为叶子结点,第2层为根节点的完全二叉树,共8层。
根据完全二叉树的性质,第1层至第8层的结点共有2^8-1=255个。而第9层有100个叶子结点,则第9层共有100*2=200个结点。综上所述,该完全二叉树的结点个数最多为255+200=455个。
因此,我们可以得出结论:已知一棵完全二叉树的第9层有100个叶结点,则该完全二叉树的结点个数最多为455个。
### 回答3:
因为完全二叉树每一层都是满的,所以第9层的100个叶子节点,其上一层必然有50个节点。同理,第8层有25个节点,第7层有12个,一直到第1层只有1个。
那么我们可以来尝试构造一棵符合条件的完全二叉树:
1
/ \
2 3
/ \ / \
4 5 6 7
......
50
/ \
51 ... 100
从上述结构我们可以看出,该完全二叉树的第1层到第8层都是满的,而第9层有100个叶子节点。所以,该完全二叉树的结点个数的下限是:$1+2+2^2+...+2^8=2^9-1=511$。
接下来考虑如何在保证有100个叶子节点的前提下,让结点个数最大。
我们可以把第1层到第8层的节点数求和,得到$1+2+2^2+...+2^7=2^8-1=255$。因为第9层有100个叶子节点,所以第1层到第9层的节点数之和为$511+100=611$。
然后我们考虑构造完全二叉树的过程中,如何使得结点个数最大。我们发现,在第1层到第8层的节点总数已经确定的情况下,我们要让第9层尽可能地满。这就意味着,除了最后一层,每一层的节点数都应该是上一层节点数的二倍,而最后一层的节点数应该是剩余节点数的二倍。
在具体构造过程中,我们可以先把前8层填充完,然后用剩下的153个节点来填充第9层,即可得到一个结点个数为$511+153=664$的完全二叉树。
因此,该完全二叉树的结点个数最多为664。
已知一棵完全二叉树的第6层(设根为第1层)有8个叶结点,则该完全二叉树的结点个数最多是
### 回答1:
255个。
解析:
由于完全二叉树的特点是除了最后一层,其它层都是满的,所以第6层的8个叶结点是前5层所有结点数的和,即:
1 + 2 + 4 + 8 + 16 + 8 = 39
所以该完全二叉树的高度为6,且共有39个结点。
又因为完全二叉树的结点数最多为2的h次方-1,其中h为树的高度,所以该完全二叉树的结点数最多为2的6次方-1=63-1=62。
但是由于第6层只有8个叶结点,所以该完全二叉树的结点数不足62个,最多只有61个。
综上所述,该完全二叉树的结点个数最多是255个。
### 回答2:
对于一棵完全二叉树,第 k 层最多有 2^(k-1) 个节点,因为第 k 层的节点编号是从 2^(k-1) 到 2^k-1。
根据题目,第 6 层有 8 个叶节点,叶节点只能在最后一层,所以第 6 层是最后一层,即这棵完全二叉树的深度为 6。从第 1 层到第 5 层每层都有满的节点数,即第 5 层的节点数为 2^4=16,第 4 层的节点数为 2^3=8,第 3 层的节点数为 2^2=4,第 2 层的节点数为 2^1=2,第 1 层的节点数为 2^0=1。因此,这棵完全二叉树前 5 层的节点总数为 1 + 2 + 4 + 8 + 16 = 31 个。
根据完全二叉树节点个数的特点,最后一层的节点数可以是 1~8 个,所以该完全二叉树的节点个数最多是前 5 层节点个数加上最后一层的最大节点数,即 31 + 8 = 39 个。因此,该完全二叉树的节点个数最多是 39 个。
### 回答3:
题目要求我们计算完全二叉树中结点的最大个数,因此我们需要确定完全二叉树的深度,进而计算结点的总数。
首先,由于完全二叉树的特点是除了最后一层外,其他层都是满的,因此可以根据题意推出该完全二叉树的深度为 $\lceil \log_2 8 + 1 \rceil = 4$。这里利用了一个公式,即完全二叉树的叶子节点数为 $2^k$,则它的深度为 $\lceil \log_2 2^k + 1 \rceil = \lceil k + 1 \rceil$。
然后,我们可以通过完全二叉树结点个数的公式 $2^{h} - 1$ 计算该完全二叉树的结点总数,其中 $h$ 代表完全二叉树的深度。利用这个公式,我们可以得到该完全二叉树的结点个数最多为 $2^{4} - 1 = 15$。
因此,答案是:该完全二叉树的结点个数最多是 15。
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