二叉树
二叉树知识点总结
二叉树知识点总结1. 二叉树的性质1.1 二叉树的性质一：二叉树的深度二叉树的深度是指从根节点到叶子节点的最长路径长度。
对于一个空树而言，它的深度为0；对于只有一个根节点的树而言，它的深度为1。
根据定义可知，深度为k的二叉树中，叶子节点的深度值为k。
由此可知，二叉树的深度为所有叶子节点深度的最大值。
1.2 二叉树的性质二：二叉树的高度二叉树的高度是指从根节点到叶子节点的最短路径长度。
对于一个空树而言，它的高度为0；对于只有一个根节点的树而言，它的高度为1。
由此可知，二叉树的高度总是比深度大一。
1.3 二叉树的性质三：二叉树的节点数量对于一个深度为k的二叉树而言，它最多包含2^k - 1个节点。
而对于一个拥有n个节点的二叉树而言，它的深度最多为log2(n+1)。
1.4 二叉树的性质四：满二叉树满二叉树是一种特殊类型的二叉树，它的每个节点要么是叶子节点，要么拥有两个子节点。
满二叉树的性质是：对于深度为k的满二叉树而言，它的节点数量一定是2^k - 1。
1.5 二叉树的性质五：完全二叉树完全二叉树是一种特殊类型的二叉树，它的所有叶子节点都集中在树的最低两层，并且最后一层的叶子节点从左到右依次排列。
对于一个深度为k的完全二叉树而言，它的节点数量一定在2^(k-1)和2^k之间。
2. 二叉树的遍历二叉树的遍历是指按照一定的顺序访问二叉树的所有节点。
二叉树的遍历主要包括前序遍历、中序遍历和后序遍历三种。
2.1 前序遍历（Pre-order traversal）前序遍历的顺序是：根节点 -> 左子树 -> 右子树。
对于一个二叉树而言，前序遍历的结果就是按照“根-左-右”的顺序访问所有节点。
2.2 中序遍历（In-order traversal）中序遍历的顺序是：左子树 -> 根节点 -> 右子树。
对于一个二叉树而言，中序遍历的结果就是按照“左-根-右”的顺序访问所有节点。
2.3 后序遍历（Post-order traversal）后序遍历的顺序是：左子树 -> 右子树 -> 根节点。
二叉树的相关概念
二叉树的相关概念
1. 树：由节点和边组成的数据结构，满足以下条件：
- 有一个根节点，没有父节点
- 具有多个子节点
- 任何非根节点都有一个唯一的父节点
2. 二叉树：每个节点最多只有两个子节点的树。
- 左子树：一个节点的左侧子树。
- 右子树：一个节点的右侧子树。
- 父节点：一个节点的直接上级节点。
- 子节点：一个节点的直接下级节点。
- 叶子节点：没有子节点的节点。
3. 二叉搜索树：一种特殊的二叉树，满足以下条件：
- 如果左子树不为空，则左子树上所有节点的值都小于该节点的值；
- 如果右子树不为空，则右子树上所有节点的值都大于该节点的值；
- 左右子树也都是二叉搜索树。
4. 完美二叉树：在一颗二叉树中，所有非叶子节点都有两个子节点，并且所有
叶子节点都位于同一层的二叉树。
5. 满二叉树：在一颗二叉树中，每个非叶子节点都有两个子节点，而且所有叶子节点都在同一层。
6. 完全二叉树：在一颗二叉树中，除了最后一层和可能的最后一个节点外，其它层的节点数都是满的，并且最后一层的节点都集中在该层的左侧。
7. 平衡二叉树：一种二叉搜索树，任意节点的两个子树的高度差不超过1。
二叉树的自平衡
二叉树的自平衡
自平衡二叉树是一种特殊的二叉查找树（Binary Search Tree，BST），它在插入或删除节点时能够自动调整树的结构，以保持树的平衡性。
平衡性的维护有助于确保在查找、插入和删除等操作时，树的性能保持在较高水平。
常见的自平衡二叉树包括：
1.A VL树：A VL树是一种最早被发明的自平衡二叉树。
在A VL树中，任意节点的左右子树高度之差（平衡因子）不能超过1。
当进行插入或删除操作后，如果破坏了平衡性，A VL树会通过旋转操作（左旋或右旋）来重新平衡。
2.红黑树：红黑树是一种更为灵活的自平衡二叉树。
在红黑树中，每个节点都被标记为红色或黑色，并通过一些规则确保树的平衡性。
这些规则包括节点颜色的变换和树的旋转。
3.Splay树：Splay树在每次访问一个节点后，将该节点移动到树的根位置，以提高后续对该节点的访问速度。
Splay树不维持固定的平衡条件，但通过频繁的局部调整来实现整体的平衡。
4.Treap（树堆）：Treap是一种随机化的自平衡二叉树，结合了二叉搜索树和堆的性质。
每个节点有一个随机的优先级值，通过调整节点的优先级和执行旋转来保持树的平衡。
这些自平衡二叉树的设计灵感各异，选择适当的树取决于应用的具体要求。
自平衡二叉树的主要优势是保持较低的查找、插入和删除操作的时间复杂度，使其在很多应用中都是一个有用的数据结构。
二叉树概述
=0.xx =1； 若结点个数n=3，则有深度k=1，满足k=lb(3+1)-1=1。
二叉树概述
1.二叉树的定义
一、二叉树：是n(n≥0)个结点的有限集合。n=0的树称为空二叉树；n>0的二叉树由 一个根结点以及两棵互不相交的、分别称为左子树和右子树的二叉树组成 。
逻辑结构： 一对二（1:2） 基本特征: ① 每个结点最多只有两棵子树（不存在度大于2的结点）； ② 左子树和右子树次序不能颠倒。所以下面是两棵不同的树 注意：二叉树不是有序树
3.二叉树的性质
性质1 在一棵非空二叉树的第i层上至多有2i个结点（i≥0）。
性质2 深度为k的二叉树至多有2k+1-1个结点。 说明：深度k=-1，表示没有一个结点；深度k=0，表示只有一个根结点。
性质3 对于一棵非空的二叉树，如果叶结点个数为n0，度为2的结点数为n2， 则有 n0= n2+1。 证明：设n为二叉树的结点总数，n1为二叉树中度为1的结点个数，则有： n = n0 + n1 + n2
A
B
C
D
E
F
G
H I J K L MN O
A
B
C
D
E
F
G
H IJ
(a)满二叉树
(b)完全二叉树
问题:一个高度为h的完全二叉树最多有多少个结点?最少有多少个结点?
二叉树基本知识
二叉树基本知识：
1.二叉树的定义：二叉树是每个结点最多有两个子树的树结构，它有五种基本形态：
二叉树可以是空集；根可以有空的左子树或右子树；或者左、右子树皆为空。
2.二叉树的性质：若规定根结点的层数为1，则一颗非空二叉树的第i层上最多有2^(i-1)
(i>0)个结点。
若规定只有根结点的二叉树的深度为1，则深度为K的二叉树的最大结
点数是2^K -1 (k >= 0)个。
对任何一颗二叉树，如果其叶子结点个数为n0，度为2的非叶子结点个数为n2，则有n0=n2+1。
3.二叉树的分类：二叉树有两大类，一是普通二叉树，二是特殊二叉树。
普通二叉树
是指除了满二叉树和完全二叉树之外的二叉树，特殊二叉树包括满二叉树和完全二叉树。
满二叉树是指所有层都完全填满的二叉树，而完全二叉树是指只有最下面两层结点度数可以小于2，并且最下面一层的叶子结点都位于本层中间位置的二叉树。
4.二叉树的遍历：二叉树的遍历主要有三种方法，分别是前序遍历、中序遍历和后序
遍历。
前序遍历是先访问根结点，然后遍历左子树，最后遍历右子树；中序遍历是先遍历左子树，然后访问根结点，最后遍历右子树；后序遍历是先遍历左子树，然后遍历右子树，最后访问根结点。
数据结构之二叉树（BinaryTree）
数据结构之⼆叉树（BinaryTree）⽬录导读 ⼆叉树是⼀种很常见的数据结构，但要注意的是，⼆叉树并不是树的特殊情况，⼆叉树与树是两种不⼀样的数据结构。
⽬录 ⼀、⼆叉树的定义 ⼆、⼆叉树为何不是特殊的树 三、⼆叉树的五种基本形态 四、⼆叉树相关术语 五、⼆叉树的主要性质（6个） 六、⼆叉树的存储结构（2种） 七、⼆叉树的遍历算法（4种） ⼋、⼆叉树的基本应⽤：⼆叉排序树、平衡⼆叉树、赫夫曼树及赫夫曼编码⼀、⼆叉树的定义 如果你知道树的定义（有限个结点组成的具有层次关系的集合），那么就很好理解⼆叉树了。
定义：⼆叉树是n(n≥0)个结点的有限集，⼆叉树是每个结点最多有两个⼦树的树结构，它由⼀个根结点及左⼦树和右⼦树组成。
（这⾥的左⼦树和右⼦树也是⼆叉树）。
值得注意的是，⼆叉树和“度⾄多为2的有序树”⼏乎⼀样，但，⼆叉树不是树的特殊情形。
具体分析如下⼆、⼆叉树为何不是特殊的树 1、⼆叉树与⽆序树不同 ⼆叉树的⼦树有左右之分，不能颠倒。
⽆序树的⼦树⽆左右之分。
2、⼆叉树与有序树也不同（关键） 当有序树有两个⼦树时，确实可以看做⼀颗⼆叉树，但当只有⼀个⼦树时，就没有了左右之分，如图所⽰：三、⼆叉树的五种基本状态四、⼆叉树相关术语是满⼆叉树；⽽国际定义为，不存在度为1的结点，即结点的度要么为2要么为0，这样的⼆叉树就称为满⼆叉树。
这两种概念完全不同，既然在国内，我们就默认第⼀种定义就好）。
完全⼆叉树：如果将⼀颗深度为K的⼆叉树按从上到下、从左到右的顺序进⾏编号，如果各结点的编号与深度为K的满⼆叉树相同位置的编号完全对应，那么这就是⼀颗完全⼆叉树。
如图所⽰：五、⼆叉树的主要性质 ⼆叉树的性质是基于它的结构⽽得来的，这些性质不必死记，使⽤到再查询或者⾃⼰根据⼆叉树结构进⾏推理即可。
性质1：⾮空⼆叉树的叶⼦结点数等于双分⽀结点数加1。
证明：设⼆叉树的叶⼦结点数为X，单分⽀结点数为Y，双分⽀结点数为Z。
二叉树
我们也可以把递归过程改成用栈实现的非递归过程，下面给出先序 遍历的非递归过程： procedure inorder(bt:tree); var stack:array[1..n] of tree; {栈} top:integer; {栈顶指针} p:tree; begin top:=0; while not ((bt=nil)and(top=0)) do begin
• ⑴如果i=1，则结点i为根，无父结点；如果i>1,则其 父结点编号为trunc(i/2)。 • ⑵如果2*i>n，则结点i为叶结点；否则左孩子编号为 2*i。 • ⑶如果2*i+1>n，则结点i无右孩子；否则右孩子编号 为2*i+1。
存储结构
• 二叉树的存储结构和普通树的存储结构基本相同，有链 式和顺序存储两种方法。 • ⑴链式存储结构：有单链表结构或双链表结构，基本数 据结构定义如下： type tree=^node;{单链表结构} node=record data:char;{数据域} lchild,rchild:tree;{指针域：分别指向左、右孩子} end; var bt:tree;
• 输入： • 其中第一行一个整数n，表示树的结点数。接下来的n行 每行描述了一个结点的状况，包含了三个整数，整数之 间用空格分隔，其中：第一个数为居民人口数；第二个 数为左链接，为0表示无链接；第三个数为右链接。 • 输出： • 只有一个整数，表示最小距离和。
• • • • • • • •
样例 输入： 5 13 2 3 4 0 0 12 4 5 20 0 0 40 0 0
2、删除二叉树 procedure dis(var bt:tree); begin if bt<>nil then begin dis(bt^.lchild); dis(bt^.rchild); dispose(bt); end； end；
《二叉树的概念》课件
05
二叉树的应用
Chapter
在数据结构中的应用
二叉搜索树
二叉搜索树是一种特殊的二叉树，它的每个节点的左子树上的所有元素都小于 该节点，右子树上的所有元素都大于该节点。这种数据结构可以用于快速查找 、插入和删除操作。
AVL树和红黑树
这两种二叉树都是自平衡二叉搜索树，它们通过调整节点的左右子树的高度来 保持树的平衡，从而在插入、删除等操作时具有较好的性能。
VS
详细描述
平衡二叉树的特点是，它的左右子树的高 度差不会超过1，且左右子树都是平衡二 叉树。平衡二叉树的性质还包括，它的所 有叶节点的层数相等，且所有非叶节点的 左右子树的高度差不超过1。平衡二叉树 的查找、插入和删除操作的时间复杂度为 O(log n)，其中n为节点数。
04
二叉树的遍历
Chapter
决策树
在机器学习和人工智能领域，决策树 是一种重要的分类和回归方法。其基 础结构就是二叉树，通过构建决策树 ，可以解决分类和回归问题。
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代码表示法
总结词：严谨规范
详细描述：使用编程语言的语法结构来表示二叉树，每个节点用对象或结构体表示，节点间的关系通 过指针或引用表示，严谨规范，易于编写和调试。
03
二叉树的性质
Chapter
深度最大的二叉树
总结词
深度最大的二叉树是指具有最大 可能深度的二叉树。
详细描述
在二叉树中，深度最大的二叉树 是满二叉树，即每个层级都完全 填满，没有空缺的节点。满二叉 树的深度等于其节点总数减一。
02
二叉树的表示方法
Chapter
图形表示法
总结词：直观明了
详细描述：通过图形的方式展示二叉树的结构，每个节点用圆圈或方框表示，节 点间的关系用线段表示，直观易懂，易于理解。
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第六章树第一部分：知识点知识脉络：重点：二叉树的性质、：I树的各种遍历方法及它g1所确定的序列问的关系、二又树上的基本运算算法的实现、二又树的线索化方法，构造赂夫曼树的方法。
难点：二叉树上各种算法，特别是遍历的非递归算法的设计。
一、二叉树的遍历的非递归算法1.先序遍历先将根结点入栈，然后只要栈不空，先出栈，然后沿着左子针依次访问沿途经过的子树根结点，同时将右指针进栈（以便递归访问左子树后访问右子树），如此重复，直至栈为空。
void PreOrderBiTree(BitTree T){ SqStack S;BitTree p;InitStack(&S); /* 初始化一个空栈*/Push(&S,T); /* 根结点指针进栈*/while(!EmptyStack(S)) /* 栈为空时算法结束*/{ Pop(S，&p); /* 弹栈，p指向(子树)根结点*/while(p){ printf("%d ",p->data); /* 访问根结点*/if(p->rchild) Push(S,p->rchild); /* 非空的右指针进栈*/p=p->lchild; /* 沿着左指针访问，直到左指针为空*/ }}2.中序遍历先沿着左指针走到最左下的结点同时将沿途经过的（子树）根结点指针进栈。
当走到空指针时，出栈得到一个结点并访问，然后跳到右子树上。
如此重复，直到指针为空并且栈为空为止。
void InOrderBitree(BitTree T){ SqStack S;BitTree p;InitStack(&S); /* 初始化一个栈*/p=T; /* p指向根结点*/while(p||!EmptyStack(S)) /* 当p为空且栈为空时算法结束*/{ while(p){ Push(S,p);p=p->lchild; /* 沿左指针走，沿途经过的(子树)根结点指针进栈*/ }Pop(S，&p);printf("%d ",p->data); /*当左指针为空时弹栈并访问该结点(子树根结点) */ p=p->rchild; /* 向右跳一步到右子树上继续进行遍历过程*/}}3.后序遍历void PostOrderBiTree(BitTree T){ SqStack S;BitTree p,q;InitStack(S);p=T;q=NULL;while(p||!EmptyStack(S)){ if(p!=q){ while(p){ Push(S,p);if(p->lchild) p=p->lchild;else p=p->rchild;}}if(S->top==S->base) break;GetTop(S,&q);if(q->rchild==p){ p=Pop(S);printf("%d ",p->data);}else p=q->rchild;}二、线索二叉树1、已知树T如下，画出它的三种线索二叉树先序线索二叉树（1）写出先序序列：ABDCEFG（2）为度不是2结点添加指针。
若没有左孩子，添加左孩子指针并指向直接前驱。
若没有右孩子，添加右孩子指针并指向直接后继。
中序线索二叉树后序线索二叉树中序序列：DBAFEGC 写出后序序列：DBFGECA2、中序线索二叉树的存储结构{BiThrTree p=Thrt->lchild;while(p!=Thrt){ while(p->ltag==0) p=p->lchild;printf("%d ",p->data);while(p->rtag==1&&p->rchild!=Thrt){ p=p->rchild;printf("%d ",p->data);}p=p->rchild;}}第二部分：习题一、选择题1．已知一算术表达式的中缀形式为 A+B*C-D/E ，后缀形式为ABC*+DE/-，其前缀形式为( )A ．-A+B*C/DE B. -A+B*CD/E C ．-+*ABC/DE D. -+A*BC/DE2.设有一表示算术表达式的二叉树（见右图）， 它所表示的算术表达式是（ ）。
C. (A*B+C)/(D*E+（F-G ）) D. A*B+C/D*E+F-G3. 算术表达式a+b*（c+d/e ）的逆波兰式为（ ）A ．ab+cde/*B ．abcde/+*+C ．abcde/*++D ．abcde*/++4. 在下述结论中，正确的是（ ）。
①只有一个结点的二叉树的度为0; ②二叉树的度为2； ③二叉树的左右子树可任意交换;④深度为K 的完全二叉树的结点个数小于或等于深度相同的满二叉树。
A ．①②③B ．②③④C ．②④D ．①④5.若一棵二叉树具有10个度为2的结点，5个度为1的结点，则度为0的结点个数是（ ）A ．9B ．11C ．15D ．不确定6. 一棵完全二叉树上有1001个结点，其中叶子结点的个数是（ ）。
A ． 250B ． 500C ．254D ．505E ．以上答案都不对7.设树T 的度为4，其中度为1，2，3和4的结点个数分别为4，2，1，1 则T 中的叶子数为（ ）A ．5B ．6C ．7D ．88.设森林F 对应的二叉树为B ，它有m 个结点，B 的根为p,p 的右子树结点个数为n,森林F 中第一棵树的结点个数是（ ）A ．m-nB ．m-n-1C ．n+1D ．条件不足，无法确定9.设森林F 中有三棵树，第一，第二，第三棵树的结点个数分别为M1，M2和M3。
与森林F 对应的二叉树根结点的右子树上的结点个数是（ ）。
A ．M1B ．M1+M2C ．M3D ．M2+M310. 一棵二叉树高度为h,所有结点的度或为0，或为2，则这棵二叉树最少有( )结点A ．2hB ．2h-1C ．2h+1D ．h+111. 深度为h 的满m 叉树的第k 层有（ ）个结点。
(1=<k=<h)A ．m k-1B ．m k -1C ．m h-1D ．m h -112. 将有关二叉树的概念推广到三叉树，则一棵有244个结点的完全三叉树的高度（）A ．4B ．5C ．6D ．713. 利用二叉链表存储树，则根结点的右指针是（ ）。
A ．指向最左孩子B ．指向最右孩子C ．空D ．非空14. 树的后根遍历序列等同于该树对应的二叉树的( ).A. 先序序列B. 中序序列C. 后序序列15．若二叉树采用二叉链表存储结构，要交换其所有分支结点左、右子树的位置，利用( )遍历方法最合适。
A．前序 B．中序 C．后序 D．按层次16. 在下列存储形式中，哪一个不是树的存储形式？（）。
A．双亲表示法 B．孩子链表表示法 C．孩子兄弟表示法 D．顺序存储表示法17. 某二叉树中序序列为A,B,C,D,E,F,G，后序序列为B,D,C,A,F,G,E 则前序序列是：（）A．E,G,F,A,C,D,B B．E,A,C,B,D,G,F C．E,A,G,C,F,B,D D．上面的都不对18. 上题的二叉树对应的森林包括多少棵树（）。
A．l B．2 C．3 D．概念上是错误的19. 一棵非空的二叉树的先序遍历序列与后序遍历序列正好相反，则该二叉树一定满足（）A．所有的结点均无左孩子 B．所有的结点均无右孩子C．只有一个叶子结点 D．是任意一棵二叉树20. 在二叉树结点的先序序列，中序序列和后序序列中，所有叶子结点的先后顺序（）A．都不相同B．完全相同 C．先序和中序相同，而与后序不同D．中序和后序相同，而与先序不同21. 一棵左子树为空的二叉树在先序线索化后，其中空的链域的个数是：( )A．不确定 B. 0 C. 1 D. 222. 一棵左右子树均不空的二叉树在先序线索化后，其中空的链域的个数是：( )。
A. 0B. 1C. 2D. 不确定23. 若X是二叉中序线索树中一个有左孩子的结点，且X不为根，则x的前驱为( )A.X的双亲B.X的右子树中最左的结点C.X的左子树中最右结点D.X的左子树中最右叶结点24. 引入二叉线索树的目的是（）A．加快查找结点的前驱或后继的速度 B．为了能在二叉树中方便的进行插入与删除C．为了能方便的找到双亲 D．使二叉树的遍历结果唯一25. 线索二叉树是一种（）结构。
A．逻辑 B．逻辑和存储 C．物理 D．线性26. n个结点的线索二叉树上含有的线索数为（）A．2n B．n－l C．n＋l D．n27. 二叉树在线索后，仍不能有效求解的问题是（）。
A．前（先）序线索二叉树中求前（先）序后继 B．中序线索二叉树中求中序后继C．中序线索二叉树中求中序前驱 D．后序线索二叉树中求后序后继28. 如果T2是由有序树T转换而来的二叉树，那么T中结点的后序就是T2中结点的（）。
A．先序 B．中序 C．后序 D．层次序29.设给定权值总数有n 个，其哈夫曼树的结点总数为( ) 。
A．不确定 B．2n C．2n+1 D．2n-130.下述编码中哪一个不是前缀码（）。
A．（00，01，10，11） B．（0，1，00，11）C．（0，10，110，111） D．（1，01，000，001）二、填空题1.在完全二叉树中，编号为i和j的两个结点处于同一层的条件是______。
2.一棵有n个结点的满二叉树有__(1)_个度为1的结点、有__(2)_个分支（非终端）结点和__(3)_个叶子，该满二叉树的深度为_(4)__。
3. 高度为K的完全二叉树至少有______个叶子结点。
4. 已知二叉树有50个叶子结点，则该二叉树的总结点数至少是______。
5. 设F是由T1,T2,T3三棵树组成的森林,与F对应的二叉树为B,已知T1,T2,T3的结点数分别为n1,n2和n3则二叉树B的左子树中有__(1)_个结点，右子树中有_(2)__个结点。
6. 如某二叉树有20个叶子结点，有30个结点仅有一个孩子，则该二叉树的总结点数为______。
7.对于一个具有n个结点的二元树，当它为一棵_(1)_二元树时具有最小高度，当它为一棵_(2)_时，具有最大高度。
8. 具有N个结点的二叉树，采用二叉链表存储，共有______个空链域。
9. 每一棵树都能唯一的转换为它所对应的二叉树。
若已知一棵二叉树的前序序列是BEFCGDH，对称序列是FEBGCHD，则它的后序序列是_(1)__。
设上述二叉树是由某棵树转换而成，则该树的先根次序序列是_(2)__。