二叉树(Binary Tree)

本文详细介绍了二叉树的概念,包括它的基本形态和特点。深入讲解了特殊类型的二叉树如斜树、满二叉树和完全二叉树的定义和特性。此外,还探讨了二叉树的性质以及两种存储结构:顺序存储结构和二叉链表,最后提到了二叉树的建立方法。

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二叉树概念

二叉树(Binary Tree)是n(n0)个结点的有限集合,该集合或者为空集(称为空二叉树),或者由一个根结点和两棵互不相交的、分别称为根结点的左子树和右子树的二叉树组成。

二叉树特点:
1.每个结点最多有两棵子树,所以二叉树中不存在度大于2的结点。没有子树或者有一棵子树是可以的,最多有两棵子树。
2.左子树和右子树是有顺序的,次序不能颠倒。
3.即使树中某结点只有一棵子树,也要区分它是左子树还是右子树

二叉树具有五种基本形态:1.空二叉树;2.只有一个根结点;3.根结点只有左子树;4.根结点只有右子树;5.根结点既有左子树又有右子树。

特殊二叉树

斜树

所有的结点都只有左子树二叉树左斜树。所有的结点都是只有右子树的二叉树叫右斜树。这二者统称为斜树。斜树有明显特点,每一层都只有一个结点,结点的个数和二叉树的深度相同。斜树和线性表结构一样,线性表结构是树的一种特殊表现形式

满二叉树

在一棵二叉树中,如果所有分支结点都存在左子树和右子树,并且所有叶子都在同一层上,这样的二叉树称为满二叉树。单是每个节点都存在左右子树,不能算是满n二叉树,还必须要所有的叶子结点都在同一层上,这样就做到了整棵树的平衡。所以,满二叉树的特点是:1.叶子只能出现在最下一层,出现在其他层就不能达到平衡;2.非叶子结点的度一定是2;3.在同样深度的二叉树中,满二叉树的结点最多叶子数最多

完全二叉树

对一棵具有n个结点的二叉树 按层序编号 ,如果编号为i(1in)的结点与同样深度的满二叉树中编号为i的结点在二叉树中位置完全相同,则这颗二叉树称为完全二叉树。

完全二叉树的特性
(1)叶子结点只能出现在最下两层
(2)最下层的叶子一定集中在左部连续位置
(3)倒数第二层,若有叶子结点,一定都在右部连续位置
(4)如果结点度为1,则该结点只有左孩子,即不存在只有右子树的情况
(5)同样结点数的二叉树,完全二叉树的深度最小

二叉树的性质

性质一:在二叉树的第i层上至多有 2i1 个结点(i1)。—–归纳法

性质二:深度为k的二叉树至多有 2

您可以使用以下方法来实现输出所有二叉树直径及其路径长度的功能: ```java import java.util.ArrayList; import java.util.List; public class BinaryTree<T> { private Node<T> root; // 其他方法省略... public static <T> void diameterAll(BinaryTree<T> bitree) { if (bitree.root == null) { System.out.println("二叉树为空!"); return; } List<Node<T>> path = new ArrayList<>(); int[] diameter = new int[1]; diameterAllHelper(bitree.root, path, diameter); System.out.println("直径:"); for (int i = 0; i < path.size(); i++) { Node<T> node = path.get(i); System.out.print(node.data + " "); if (i < path.size() - 1) { System.out.print("-> "); } } System.out.println(); System.out.println("路径长度:" + diameter[0]); } private static <T> int diameterAllHelper(Node<T> node, List<Node<T>> path, int[] diameter) { if (node == null) { return 0; } int leftHeight = diameterAllHelper(node.left, path, diameter); int rightHeight = diameterAllHelper(node.right, path, diameter); int currentDiameter = leftHeight + rightHeight + 1; if (currentDiameter > diameter[0]) { diameter[0] = currentDiameter; path.clear(); addPath(node.left, path); path.add(node); addPath(node.right, path); } return Math.max(leftHeight, rightHeight) + 1; } private static <T> void addPath(Node<T> node, List<Node<T>> path) { if (node == null) { return; } addPath(node.left, path); path.add(node); addPath(node.right, path); } private static class Node<T> { private T data; private Node<T> left; private Node<T> right; public Node(T data) { this.data = data; } } } ``` 您可以将上述代码保存为`BinaryTree.java`文件,并在您的程序中使用`BinaryTree.diameterAll(bitree)`来输出所有二叉树直径及其路径长度。请注意,上述代码假设您已经实现了其他必要的二叉树操作方法。
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