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Java中二叉树的基础概念是什么

1.树型结构1.1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,而叶朝下的。1.2概念(重要)a.节点的度:该节点子树的个数;如上图:A的度为6,J的度为2b.树的度:该树中,最大结点的度就是该数的度;如上图:树的度为6c.叶子节点(终端节点):度为0的节点(没有子树的节点)d.双亲结点/父节点:如上图:D是H的父节点孩子节点/子节点:如上图:H是D的子节点e.根节点:没有双亲的节点;如上图:Af.节点的

本文目录

      1. 树型结构

      1.1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,而叶朝下的 。

      Java中二叉树的基础概念是什么

      1.2 概念(重要)

      a.节点的度:该节点子树的个数;如上图:A的度为6,J的度为2

      b.树的度:该树中,最大结点的度就是该数的度;如上图:树的度为6

      c.叶子节点(终端节点):度为0的节点(没有子树的节点)

      d.双亲结点/父节点:如上图:D是H的父节点

      孩子节点/子节点:如上图:H是D的子节点

      e.根节点:没有双亲的节点;如上图:A

      f.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;

      g.树的高度或深度:树中节点的最大层次; 如上图:树的高度为4

      2. 二叉树(重点)

      2.1 概念

      每个节点最多只有两颗子树,度<=2.

      2.2 二叉树的基本形态

      Java中二叉树的基础概念是什么

      2.3 两种特殊的二叉树

      Java中二叉树的基础概念是什么

      a.满二叉树:非子叶度都为2

      b.完全二叉树:满二叉树缺了“右下角”

      2.4 二叉树的性质

      a.满二叉树

      1.高度为K,则有2^k-1个节点

      2.层次为K,则该层有2^(k-1)个节点

      3.边个数 = 节点个数 - 1

      4.度为0有n0个,度为2有n2个,则 n0 = n2 + 1

      b.完全二叉树

      1.有右孩子必有左孩子

      2.只可能有一个度为1的节点

      2.5 二叉树的存储

      二叉树的存储结构分为:顺序存储和类似于链表的链式存储。

      顺序存储:只能存完全二叉树

      链式存储:普通二叉树

      本次展示链式存储

      二叉树的链式存储是通过一个一个的节点引用起来的,常见的表示方式有二叉和三叉表示方式 ,

      Java中二叉树的基础概念是什么

      以此图为例, 具体如下:

      // 孩子表示法
      private static class TreeNode{
          char val;
          TreeNode left;
          TreeNode right;
       
          public TreeNode(char val) {
              this.val = val;
          }
      }

      初始化:

          public static TreeNode build(){
              TreeNode nodeA=new TreeNode('A');
              TreeNode nodeB=new TreeNode('B');
              TreeNode nodeC=new TreeNode('C');
              TreeNode nodeD=new TreeNode('D');
              TreeNode nodeE=new TreeNode('E');
              TreeNode nodeF=new TreeNode('F');
              TreeNode nodeG=new TreeNode('G');
              TreeNode nodeH=new TreeNode('H');
              nodeA.left=nodeB;
              nodeA.right=nodeC;
              nodeB.left=nodeD;
              nodeB.right=nodeE;
              nodeE.right=nodeH;
              nodeC.left=nodeF;
              nodeC.right=nodeG;
              return nodeA;
          }

      2.6 二叉树的基本操作

      2.6.1 二叉树的遍历 (递归)

      1. NLR :前序遍历 (Preorder Traversal 亦称先序遍历 )—— 访问根结点 ---> 根的左子树 ---> 根的右子树。

          //先序遍历 : 根左右
          public static void preOrder(TreeNode root){
              if(root==null){
                  return;
              }
              System.out.print(root.val+" ");
              preOrder(root.left);
              preOrder(root.right);
          }

      2. LNR :中序遍历 (Inorder Traversal)—— 根的左子树 ---> 根节点 ---> 根的右子树。

          //中序遍历
          public static void inOrder(TreeNode root){
              if(root==null){
                  return;
              }
              preOrder(root.left);
              System.out.print(root.val+" ");
              preOrder(root.right);
          }

      3. LRN :后序遍历 (Postorder Traversal)—— 根的左子树 ---> 根的右子树 ---> 根节点。

          //后序遍历
          public static void postOrder(TreeNode root){
              if(root==null){
                  return;
              }
              preOrder(root.left);
              preOrder(root.right);
              System.out.print(root.val+" ");
          }

      2.6.2 二叉树的遍历 (迭代)

      1.前序遍历

          //方法2(迭代)
          //先序遍历 (迭代)
          public static void preOrderNonRecursion(TreeNode root){
              if(root==null){
                  return ;
              }
              Deque stack=new LinkedList<>();
              stack.push(root);
              while (!stack.isEmpty()){
                  TreeNode cur=stack.pop();
                  System.out.print(cur.val+" ");
                  if(cur.right!=null){
                      stack.push(cur.right);
                  }
                  if(cur.left!=null){
                      stack.push(cur.left);
                  }
              }
          }

      2.中序遍历

          //方法2(迭代)
          //中序遍历 (迭代)
          public static void inorderTraversalNonRecursion(TreeNode root) {
              if(root==null){
                  return ;
              }
       
              Deque stack=new LinkedList<>();
              // 当前走到的节点
              TreeNode cur=root;
              while (!stack.isEmpty() || cur!=null){
                  // 不管三七二十一,先一路向左走到根儿~
                  while (cur!=null){
                      stack.push(cur);
                      cur=cur.left;
                  }
                  // 此时cur为空,说明走到了null,此时栈顶就存放了左树为空的节点
                  cur=stack.pop();
                  System.out.print(cur.val+" ");
                  // 继续访问右子树
                  cur=cur.right;
              }
          }

      3.后序遍历

          //方法2(迭代)
          //后序遍历 (迭代)
          public static void postOrderNonRecursion(TreeNode root){
              if(root==null){
                  return;
              }
              Deque stack=new LinkedList<>();
              TreeNode cur=root;
              TreeNode prev=null;
       
              while (!stack.isEmpty() || cur!=null){
                  while (cur!=null){
                      stack.push(cur);
                      cur=cur.left;
                  }
       
                  cur=stack.pop();
                  if(cur.right==null || prev==cur.right){
                      System.out.print(cur.val+" ");
                      prev=cur;
                      cur=null;
                  }else {
                      stack.push(cur);
                      cur=cur.right;
                  }
              }
          }

      2.6.3 二叉树的基本操作

      1.求结点个数(递归&迭代)

          //方法1(递归)
          //传入一颗二叉树的根节点,就能统计出当前二叉树中一共有多少个节点,返回节点数
          //此时的访问就不再是输出节点值,而是计数器 + 1操作
          public static int getNodes(TreeNode root){
              if(root==null){
                  return 0;
              }
              return 1+getNodes(root.left)+getNodes(root.right);
          }
       
          //方法2(迭代)
          //使用层序遍历来统计当前树中的节点个数
          public static int getNodesNoRecursion(TreeNode root){
              if(root==null){
                  return 0;
              }
              int size=0;
              Deque queue=new LinkedList<>();
              queue.offer(root);
              while (!queue.isEmpty()) {
                  TreeNode cur = queue.poll();
                  size++;
                  if (cur.left != null) {
                      queue.offer(cur.left);
                  }
                  if (cur.right != null) {
                      queue.offer(cur.right);
                  }
              }
              return size;
          }

      2.求叶子结点个数(递归&迭代)

          //方法1(递归)
          //传入一颗二叉树的根节点,就能统计出当前二叉树的叶子结点个数
          public static int getLeafNodes(TreeNode root){
              if(root==null){
                  return 0;
              }
              if(root.left==null && root.right==null){
                  return 1;
              }
              return getLeafNodes(root.left)+getLeafNodes(root.right);
          }
       
          //方法2(迭代)
          //使用层序遍历来统计叶子结点的个数
          public static int getLeafNodesNoRecursion(TreeNode root){
              if(root==null){
                  return 0;
              }
              int size=0;
              Deque queue=new LinkedList<>();
              queue.offer(root);
              while (!queue.isEmpty()){
                  TreeNode cur=queue.poll();
                  if(cur.left==null && cur.right==null){
                      size++;
                  }
                  if(cur.left!=null){
                      queue.offer(cur.left);
                  }
                  if(cur.right!=null){
                      queue.offer(cur.right);
                  }
              }
              return size;
          }

      3.求第 k 层结点个数

          //求出以root为根节点的二叉树第k层的节点个数
          public static int getKLevelNodes(TreeNode root,int k){
              if(root==null || k<=0){
                  return 0;
              }
              if(k==1){
                  return 1;
              }
              return getKLevelNodes(root.left,k-1)+getKLevelNodes(root.right,k-1);
          }

      4.求树的高度

          //传入一个以root为根节点的二叉树,就能求出该树的高度
          public static int height(TreeNode root){
              if(root==null){
                  return 0;
              }
              return 1+ Math.max(height(root.left),height(root.right));
          }

      5.判断二叉树数中是否存在值为value的节点

          //判断当前以root为根节点的二叉树中是否包含指定元素val,
          //若存在返回true,不存在返回false
          public static boolean contains(TreeNode root,char value){
              if(root==null){
                  return false;
              }
              if(root.val==value){
                  return true;
              }
              return contains(root.left,value) || contains(root.right,value);
          }

      2.7 二叉树的层序遍历

          //层序遍历
          public static void levelOrder(TreeNode root) {
              if(root==null){
                  return ;
              }
       
              // 借助队列来实现遍历过程
              Deque queue =new LinkedList<>();
              queue.offer(root);
              while (!queue.isEmpty()){
                  int size=queue.size();
                  for (int i = 0; i < size; i++) {
                      TreeNode cur=queue.poll();
                      System.out.print(cur.val+" ");
                      if(cur.left!=null){
                          queue.offer(cur.left);
                      }
                      if(cur.right!=null){
                          queue.offer(cur.right);
                      }
                  }
              }
          }
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