1110. Complete Binary Tree (25)[完全二叉树]

本文介绍了一种通过层序遍历判断一棵树是否为完全二叉树的方法,并提供了详细的C++实现代码。该方法利用队列进行广度优先搜索,确保叶子节点仅出现在最底层且集中在左端。

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1. 原题:https://www.patest.cn/contests/pat-a-practise/1110

2. 思路:

题意:完全二叉树题。判断一棵树是否CBT。
思路:
完全二叉树的特点:叶子结点只能在最后出现,不能夹在非叶子结点间。
直接用层序遍历好了。
利用队列进行bfs(广度搜索),当遍历到结点是-1(表示空),则已遍历的结点数
应该为N,则是CBT。
最后一个结点遍历的时候更新即可。
已AC。

3. 源码:

#include <iostream>
#include <vector>
#include <queue>
#include <string>
using namespace std;

struct Node	//存储结点信息
{
	int m_left, m_right;
};

int main()
{
	//freopen("in.txt", "r", stdin);
	int N;
	cin >> N;
	vector<Node> v(N);//存储二叉树结点
	vector<int> child(N, 0);//用了判断根
	for (int i = 0; i < N; i++)
	{
		string a, b;//注意,不能用char,数字可能大于9.
		cin >> a >> b;
		if (a == "-")
		{
			v[i].m_left = -1;
		}
		else
		{
			sscanf(a.c_str(), "%d", &v[i].m_left);//字符串转数字
			child[v[i].m_left] = 1;
		}

		if (b == "-")
		{
			v[i].m_right = -1;//表示子结点空
		}
		else
		{
			sscanf(b.c_str(), "%d", &v[i].m_right);
			child[v[i].m_right] = 1;
		}
	}

	int root;
	for (int i = 0; i < N; i++)//找到根结点
	{
		if (child[i] == 0)
		{
			root = i;
			break;
		}
	}

	queue<int> Q;
	Q.push(root);
	int cnt = 0;
	int lastNode;
	while (!Q.empty())
	{
		int curNode = Q.front();//遍历的当前结点
		Q.pop();
		if (curNode != -1)
		{
			cnt++;
			lastNode = curNode;//更新最后一个结点
			Q.push(v[curNode].m_left);
			Q.push(v[curNode].m_right);
		}
		else
		{
			if (cnt == N)
			{
				cout << "YES " << lastNode << endl;
				break;
			}
			else
			{
				cout << "NO " << root << endl;
				break;
			}
		}
	}
		
	return 0;
}


<think>好的,我需要回答用户关于完全二叉树complete binary tree)的定义的问题。首先,我得回忆一下完全二叉树的基本概念,确保自己理解正确。根据已有的知识,完全二叉树是一种特殊的二叉树结构,它的节点排列需要满足一定的条件。 接下来,我要检查用户提供的引用资料,看看是否有相关的信息可以支持我的回答。用户提到了引用[2]和引用[4],其中引用[2]提到完全二叉树的特点是层次遍历没有中断点,可以用数组实现。而引用[4]则强调不要将满二叉树与完全二叉树混淆,说明两者是不同的概念。 我需要明确完全二叉树的定义,可能包括以下几点:完全二叉树除了最后一层外,其他层都是满的,并且最后一层的节点都尽可能靠左排列。这与满二叉树不同,满二叉树所有层都是满的。同时,完全二叉树可以用数组高效存储,因为节点之间没有空隙。 然后,我需要组织语言,用中文清晰表达这一定义,并引用相关的资料来支持。例如,引用[2]提到完全二叉树的层次遍历没有中断点,适合数组实现,这可以作为一个引用点。引用[4]则用来区完全二叉树和其他类型的树,如满二叉树。 另外,用户要求生成相关问题,我需要根据完全二叉树的定义和应用,提出几个相关的问题,比如与满二叉树的区别、应用场景、数组实现方式等。 最后,确保回答结构清晰,使用正确的LaTeX格式,如变量用$...$,独立公式用$$...$$,并且检查引用标注是否自然添加在段落末尾。避免使用任何Markdown格式,保持回答简洁明了。</think>### 完全二叉树Complete Binary Tree)的定义 完全二叉树是一种满足以下性质的二叉树: 1. **除最后一层外,其他层节点数达到最大值**,即每层都是满的; 2. **最后一层的节点必须从左到右连续排列**,不能有空缺[^2][^4]。 例如,若一棵完全二叉树的深度为$h$,则前$h-1$层的节点构成满二叉树,第$h$层的节点依次填充左侧位置。这种特性使得完全二叉树可以用数组高效存储,因为其层次遍历结果与数组顺序一致,且无“空洞”[^2]。 #### 与满二叉树的区别 - **满二叉树**:所有层的节点数均达到最大值,即深度为$k$的满二叉树有$2^k - 1$个节点; - **完全二叉树**:仅要求最后一层左侧连续填充,其他层满,节点数可能少于满二叉树。 #### 应用场景 完全二叉树常用于堆(Heap)的实现(如优先队列),或需要数组存储的高效树结构[^2]。 ```python # 完全二叉树的数组表示示例 tree = [1, 2, 3, 4, 5, 6, None] # 最后一层左侧连续,右侧允许None ```
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