算法(一)——二叉树

博客介绍了二叉树的相关概念,包括节点(父、子、兄弟、根、叶节点)、深度、高度、层,还区分了满二叉树和完全二叉树,介绍了前序、中序、后序三种遍历方式。同时给出了代码实现,如基于数组的顺序存储法和基于链表实现。

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一、概念

1、节点
  • 父节点
  • 子节点
  • 兄弟节点:同一父节点的节点
  • 根节点:没有父节点的节点
  • 叶节点:没有字节点的节点
2 深度 高度 层

在这里插入图片描述

  • 高度:从下向上数
  • 深度:从上向下数
  • 层:

3 满二叉树 完全二叉树

满二叉树:

  • 叶子节点都在最底层;
  • 除叶子节点,其余节点都包含左右两个节点
    在这里插入图片描述
    完全二叉树:
  • 除了最后一层,其他层节点数都要达到最大
  • 最后一层叶节点都靠左排列
    在这里插入图片描述
4 二叉树的遍历

根据根节点的顺序命名
在这里插入图片描述
前序遍历:根左右
中序遍历:左根右
后序遍历:左右根

二、代码实现

基于数组的顺序存储法

适用:完全二叉树,
方法:
假设根节点在数组下标为i,且i=1
根节点的左子节点:i * 2
根节点的右子节点:i * 2+1

在这里插入图片描述
核心代码:
前提条件:数组data存储完全二叉树的数据

///<summary>
///
///<param name="index"></param>
///</summary>
private void preOrder(int index)
{
	if(index>=data.Count||data[index].IsNullOrEmpty()){
		return ;
	}
	int num=index;
	Console.write(data[index]+" ");
	var leftNum=num*2;
	var rightNum=num*2+1;
	preOrder(leftNum);
	preOrder(rightNum);
}

基于链表实现
1. 什么是二叉树二叉树种树形结构,其中每个节点最多有两个子节点。个节点的左子节点比该节点小,右子节点比该节点大。二叉树通常用于搜索和排序。 2. 二叉树的遍历方法有哪些? 二叉树的遍历方法包括前序遍历、中序遍历和后序遍历。前序遍历是从根节点开始遍历,先访问根节点,再访问左子树,最后访问右子树。中序遍历是从根节点开始遍历,先访问左子树,再访问根节点,最后访问右子树。后序遍历是从根节点开始遍历,先访问左子树,再访问右子树,最后访问根节点。 3. 二叉树的查找方法有哪些? 二叉树的查找方法包括递归查找和非递归查找。递归查找是从根节点开始查找,如果当前节点的值等于要查找的值,则返回当前节点。如果要查找的值比当前节点小,则继续在左子树中查找;如果要查找的值比当前节点大,则继续在右子树中查找。非递归查找可以使用栈或队列实现,从根节点开始,每次将当前节点的左右子节点入栈/队列,直到找到要查找的值或者栈/队列为空。 4. 二叉树的插入与删除操作如何实现? 二叉树的插入操作是将要插入的节点与当前节点的值进行比较,如果小于当前节点的值,则继续在左子树中插入;如果大于当前节点的值,则继续在右子树中插入。当找到个空节点时,就将要插入的节点作为该空节点的子节点。删除操作需要分为三种情况:删除叶子节点、删除只有个子节点的节点和删除有两个子节点的节点。删除叶子节点很简单,只需要将其父节点的对应子节点置为空即可。删除只有个子节点的节点,需要将其子节点替换为该节点的位置。删除有两个子节点的节点,则可以找到该节点的后继节点(即右子树中最小的节点),将其替换为该节点,然后删除后继节点。 5. 什么是平衡二叉树? 平衡二叉树种特殊的二叉树,它保证左右子树的高度差不超过1。这种平衡可以确保二叉树的查找、插入和删除操作的时间复杂度都是O(logn)。常见的平衡二叉树包括红黑树和AVL树。
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