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C++实现树及二叉树遍历:先序、后序、层次与叶节点遍历
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更新于2024-07-15
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本资源主要讨论了树及二叉树在C++编程中的应用,特别是针对树的四种常见遍历方法——先序遍历、后序遍历、层次遍历和叶结点遍历。先序遍历和后序遍历是递归实现的,利用了深度优先搜索策略,先序遍历的示例代码展示了如何通过函数`tral`实现。后序遍历则采用了广度优先搜索,利用队列数据结构存储待访问的子结点,通过`work`函数实现。 层次遍历则是按照节点层次逐层访问,没有使用递归,而是通过维护队列的头部和尾部指针进行操作。层次遍历的结果直观地反映出树的结构。叶结点遍历则适用于所有数据都存储在叶子节点的情况,其他节点仅作为层次指示。 在实际应用中,如【例3-2】所示的单词查找树,是构建词典的一种高效数据结构。它将单词列表组织成一棵树,每个结点代表一个字母,根结点不包含字母,且除了根结点外,每个结点只包含一个字母。这样的设计使得查找单词时能够快速定位,提高效率,常用于文法分析等场景。 理解并掌握这些遍历方法对于编程中处理树状数据至关重要,它们不仅有助于优化算法性能,还为许多高级数据结构如二叉搜索树、堆等提供了基础。同时,递归和队列的运用展示了C++编程中解决此类问题的灵活手段。
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第二节 二叉树----二叉树基本概念
二叉树(binary tree,简写成BT)是一种特殊的树型结构,它的度
数为2的树。即二叉树的每个结点最多有两个子结点。每个结点的子结点
分别称为左孩子、右孩子,它的两棵子树分别称为左子树、右子树。二
叉树有5中基本形态:
前面引入的树的术语也基本适用于二叉树,但二叉树与树也有很多
不同,如:首先二叉树的每个结点至多只能有两个子结点,二叉树可以
为空,二叉树一定是有序的,通过它的左、右子树关系体现出来。
二叉树的性质
• 【性质1】在二叉树的第i层上最多有2
i-1
个结点(i>=1)。
证明:很简单,用归纳法:当i=1时,2
i-1
=1显然成立;现在假设
第i-1层时命题成立,即第i-1层上最多有2
i–2
个结点。由于二叉树
的每个结点的度最多为2,故在第i层上的最大结点数为第i-1层的2倍
,
即
2*2
i-2
=2
i–1
。
• 【性质2】深度为k的二叉树至多有2
k
–1个结点(k>=1)。
证明:在具有相同深度的二叉树中,仅当每一层都含有最大结点
数时,其树中结点数最多。因此利用性质1可得,深度为k的二叉树的
结点数至多为:
2
0
+2
1
+…+2
k-1
=2
k
-1
故命题正确。
• 【特别】一棵深度为k且有2
k
–1个结点的二叉树称为满二叉树。如下
图A为深度为4的满二叉树,这种树的特点是每层上的结点数都是最大
结点数。
可以对满二叉树的结点进行连续编号,约定编号从根结点起,自
上而下,从左到右,由此引出完全二叉树的定义,深度为k,有n个结
点的二叉树当且仅当其每一个结点都与深度为k的满二叉树中编号从1
到n的结点一一对应时,称为完全二叉树。
下图B就是一个深度为4,结点数为12的完全二叉树。它有如下特
征:叶结点只可能在层次最大的两层上出现;对任一结点,若其右分
支下的子孙的最大层次为m,则在其左分支下的子孙的最大层次必为m
或m+1。下图C、D不是完全二叉树,请大家思考为什么?
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