目录
- 树和森林
- 树的存储结构
- 一、树的双亲表示法:
- 二、树的孩子表示法
- 方法一:定长结点的多重链表
- 方法二:不定长结点的多重链表
- 方法三:孩子单链表表示法
- 三、树的二叉链表(孩子-兄弟)存储表示法
- 森林与二叉树的转换
- 树和森林的遍历
- 先根(次序)遍历
- 后根(次序)遍历(待补充)
- 按层次遍历(待补充)
- 树与二叉树知识点文章: 【数据结构】树与二叉树(递归法先序、中序、后序、层次遍历二叉树、二叉树的建立以及求树高的方法)
- 二叉树遍历算法的应用: 【数据结构】树与二叉树遍历算法的应用(求叶子节点个数、求树高、复制二叉树、创建二叉树、二叉树存放表达式、交换二叉树每个结点的左右孩子)
树和森林
树的非顺序存储映像:
- 双亲表示法
- 孩子表示法
- 树的二叉链表(孩子-兄弟)存储表示法
树的存储结构
一、树的双亲表示法:
祖先(双亲)
定义:用一维数组存放树中的每一结点的值(data)和双亲位置(parent,逻辑关系)
特点:找祖先易,找子孙难
典型用例:并查集
//树的双亲表示法
#define MAX_TREE_SIZE 100
typedef struct PTNode {int data;int parent; // 双亲位置
} PTNode;typedef struct {PTNode nodes[MAX_TREE_SIZE];int r,n;//r为根节点的位置,n为树中结点的个数
} PTree;
说明:结点存放无顺序要求,根结点不一定存在第一个位置;每个数组元素对应树中一个结点,存放结点的值和双亲位置r—根结点位置,n—树中结点个数。
二、树的孩子表示法
树的孩子表示法:存放树中每个结点的信息、直接后继的地址。
根据结点直接后继的存放方式,分为:
- 定长结点的多重链表:每个结点按照树的度设置孩子指针的数量
- 不定长结点的多重链表:每个结点按照结点自身的度设置孩子指针的数量
- 孩子单链表:每个结点的孩子结点(直接后继)建一个单链表
方法一:定长结点的多重链表
树的孩子表示法:定长结点的多重链表
(典型:实现树的层次遍历)
定义:链表存放树中的每一结点的值(data
)和孩子结点位置(child[i]
,第i个孩子指针,表示逻辑关系),每个结点的孩子指针的个数=树中孩子最多的结点的孩子个数=树的度.
1. 特点:结点的结构统一,若树的度为d,则点包含一个数据域,d个孩子指针域.
2. 缺点:空指针多,浪费空间
方法二:不定长结点的多重链表
树的孩子表示法–不定长结点的多重链表
定义:链表存放树中的每一结点的值(data
)和孩子结点位置(child[i]
,逻辑关系),每个结点的孩子指针的个数=该结点的孩子个数=结点的度
树的度为d,该树的不定长结点的多重链表中结点结构有几种?
树的度为d=3,该树的不定长结点的多重链表中结点结构有4种
总结:树的度为d,该树的不定长结点的多重链表中结点结构有d+1种.
特点:结点的结构不统一,包含一个数据域,结点的度d, d个孩子指针域
缺点:操作较复杂
方法三:孩子单链表表示法
将每个结点的孩子结点拉成一个单链表
情况一:
结点C在孩子表示法中存了2次:
一次出现在下标为2的数组元素中,该数组元素同时保存了C的孩子单链表的头指针。
一次出现在结点A的孩子单链表中。
数据元素存放多次,更新操作比较麻烦,更新一个数据元素,所有保存该数据元素的地方均要更新,否则信息不一致!
情况二:
为节省存储空间、方便更新操作和数据维护,每个数据元素只在数组中存放一次;
在孩子单链表中只存放这个孩子在数组中的位置。
如下图所示:
结点A的孩子单链表中第一个孩子结点是下标为1的数组元素(B),第二个孩子是下标为2的数组元素(C),第三个孩子是下标为3的数组元素(D)。
若既要找子孙,又要找祖先,可将孩子单链表和双亲表示法结合在一起每个数组元素的data
域存放数据元素的值,pa
域存放双亲结点在数组中的位置,firstchild
存其孩子单链表的头指针。
typedef struct CTNode{ int child;struct CTNode *next;} *ChildPtr;//数组元素类型:
typedef struct{ ElemType data; ChildPtr firstchild;
//孩子单链表的头指针
} CTBox;//树:
typedef struct{CTBox nodes[MAX_TREE_SIZE]; int n,r;
// 树的结点数和根结点的位置
} CTree;
三、树的二叉链表(孩子-兄弟)存储表示法
[fc,data,nb]
typedef structCSNode{ElemType data;structCSNode*fc, *nb;
}CSNode, *CSTree;
树中每个结点三部分:
数据域(data),长子指针域(fc),
右邻兄弟指针域(nb)
树和二叉树的转换
• 树以孩子兄弟表示法存,相当于将树转换成二叉树,但此二叉树根结点无右子树
• 好处:借助二叉树的操作实现树的操作
森林与二叉树的转换
⮚ 树采用二叉链表(孩子-兄弟)存储表示法,转换成二叉树
⮚ 森林由多棵树组成: F = ( T 1 , T 2 , … , T n ) F = ( T1, T2, …, Tn ) F=(T1,T2,…,Tn); 将其每棵树转换成二叉树 B T 1 , B T 2 , … , B T n BT₁, BT₂, …, BTn BT1,BT2,…,BTn;
⮚ 每棵二叉树BT的根的右子树皆为空树,从BTn开始依次将其根结点链为前一棵二叉树的根的右孩子
⮚ 将森林转换成一棵二叉树,森林的操作可借助二叉树的操作完成
森林和二叉树的转换
• 森林以孩子兄弟表示法存,相当于将森林转换成二叉树
• 好处:借助二叉树的操作实现森林的操作
树和森林的遍历
■ 树的遍历可有三条搜索路径:
⮚ 先根(次序)遍历:若树不空,则先访问根结点,然后依次先根遍历各棵子树。
⮚ 后根(次序)遍历:若树不空,则先依次后根遍历各棵子树,然后访问根结点。
⮚ 按层次遍历:若树不空,则自上而下自左至右访问树中每个结点。
[fc,data,nb]
typedef structCSNode{int data;structCSNode*fc, *nb;
}CSNode, *CSTree;
树中每个结点三部分:数据域(data
),长子指针域(fc
),右邻兄弟指针域(nb
)
先根(次序)遍历
对应二叉树的先序
//树的孩子兄弟表示法
typedef structCSNode{ElemType data;structCSNode*fc, *nb;
}CSNode, *CSTree;//二叉树的二叉链表表示法
typedef struct BiTNode {ElemType data;struct BiTNode *lchild, *rchild;
} BiTNode, *BiTree;void PreorderTraverse(CSTree T){SeqStack s ; s.top=-1; p = T;while(p){while(p){printf(“%c”,p->data);if(p->nb)if(s.top==MAX-1) exit (0);else s.data[++s.top]=p->nb;p =p->fc;}if (s.top!=-1) p=s.data[s.top--];}
}
后根(次序)遍历(待补充)
对应二叉树的中序
按层次遍历(待补充)
叶子结点
判断是否为子孩子 fc是否为空
p->fc == NULL
森林由三部分构成:
1.森林中第一棵树的根结点;
2.森林中第一棵树的子树森林;
3.森林中其它树构成的森林。
- 后根(次序)遍历与对应的二叉树的中序遍历相同
- 先根(次序)遍历与对应的二叉树的先序遍历相同
- 森林的先序遍历—对应二叉树的先序遍历
- 森林的中序遍历—对应二叉树的中序遍历
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