Finetune the chapter of hashing,

divide and conquer, backtracking, tree
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krahets
2023-07-24 03:04:55 +08:00
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commit 17f995b432
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@@ -6,21 +6,21 @@
## 表示完美二叉树
先分析一个简单案例给定一个完美二叉树,我们将节点按照层序遍历的顺序编号(从 $0$ 开始),此时每个节点都对应唯一的索引。
先分析一个简单案例给定一个完美二叉树,我们将所有节点按照层序遍历的顺序存储在一个数组中,则每个节点都对应唯一的数组索引。
根据层序遍历的特性,我们可以推导出父节点索引与子节点索引之间的“映射公式”:**若节点的索引为 $i$ ,则该节点的左子节点索引为 $2i + 1$ ,右子节点索引为 $2i + 2$** 。
![完美二叉树的数组表示](array_representation_of_tree.assets/array_representation_binary_tree.png)
**映射公式的作用相当于链表中的指针**如果我们将节点按照层序遍历的顺序存储在一个数组中,那么对于数组中的任意节点,我们都可以通过映射公式来访问子节点。
**映射公式的角色相当于链表中的指针**给定数组中的任意一个节点,我们都可以通过映射公式来访问它的左(右)子节点。
## 表示任意二叉树
然而完美二叉树是一个特例在二叉树的中间层,通常存在许多 $\text{None}$ ,而层序遍历序列并不包含这些 $\text{None}$ 我们无法仅凭该序列来推测 $\text{None}$ 的数量和分布位置**这意味着存在多种二叉树结构都符合该层序遍历序列**。显然在这种情况下,上述的数组表示方法已经失效。
然而完美二叉树是一个特例在二叉树的中间层,通常存在许多 $\text{None}$ 。由于层序遍历序列并不包含这些 $\text{None}$ ,因此我们无法仅凭该序列来推测 $\text{None}$ 的数量和分布位置**这意味着存在多种二叉树结构都符合该层序遍历序列**。显然在这种情况下,上述的数组表示方法已经失效。
![层序遍历序列对应多种二叉树可能性](array_representation_of_tree.assets/array_representation_without_empty.png)
为了解决此问题,**我们可以考虑在层序遍历序列中显式地写出所有 $\text{None}$**。如下图所示,这样处理后,层序遍历序列就可以唯一表示二叉树了。
为了解决此问题,**我们可以考虑在层序遍历序列中显式地写出所有 $\text{None}$** 。如下图所示,这样处理后,层序遍历序列就可以唯一表示二叉树了。
=== "Java"
@@ -42,7 +42,7 @@
```python title=""
# 二叉树的数组表示
# 直接使用 None 来表示空位
# 使用 None 来表示空位
tree = [1, 2, 3, 4, None, 6, 7, 8, 9, None, None, 12, None, None, 15]
```
@@ -58,7 +58,7 @@
```javascript title=""
/* 二叉树的数组表示 */
// 直接使用 null 来表示空位
// 使用 null 来表示空位
let tree = [1, 2, 3, 4, null, 6, 7, 8, 9, null, null, 12, null, null, 15];
```
@@ -66,7 +66,7 @@
```typescript title=""
/* 二叉树的数组表示 */
// 直接使用 null 来表示空位
// 使用 null 来表示空位
let tree: (number | null)[] = [1, 2, 3, 4, null, 6, 7, 8, 9, null, null, 12, null, null, 15];
```
@@ -110,10 +110,14 @@
![任意类型二叉树的数组表示](array_representation_of_tree.assets/array_representation_with_empty.png)
以下为数组表示下二叉树的实现,包括:
值得说明的是,**完全二叉树非常适合使用数组表示**。回顾完全二叉树的定义,$\text{None}$ 只出现在最底层且靠右的位置,**因此所有 $\text{None}$ 一定出现在层序遍历序列的末尾**。这意味着使用数组表示完全二叉树时,可以省略存储所有 $\text{None}$ ,非常方便。
- 获取节点数量、节点值、左(右)子节点、父节点等基础操作;
- 获取前序遍历、中序遍历、后序遍历、层序遍历的节点值序列;
![完全二叉树的数组表示](array_representation_of_tree.assets/array_representation_complete_binary_tree.png)
如下代码给出了数组表示下的二叉树的简单实现,包括以下操作:
- 给定某节点,获取它的值、左(右)子节点、父节点;
- 获取前序遍历、中序遍历、后序遍历、层序遍历序列;
=== "Java"
@@ -183,18 +187,14 @@
## 优势与局限性
二叉树的数组表示存在以下优点
二叉树的数组表示的优点包括
- 数组存储在连续的内存空间中,缓存友好,访问与遍历速度较快;
- 数组存储在连续的内存空间中,缓存友好,访问与遍历速度较快;
- 不需要存储指针,比较节省空间;
- 允许随机访问节点;
然而,数组表示也具有一些局限性:
- 数组存储需要连续内存空间,因此不适合存储数据量过大的树
- 数组存储需要连续内存空间,因此不适合存储数据量过大的树
- 增删节点需要通过数组插入与删除操作实现,效率较低;
- 当二叉树中存在大量 $\text{None}$ 时,数组中包含的节点数据比重较低,空间利用率较低
**完全二叉树非常适合使用数组来表示**。回顾完全二叉树的定义,$\text{None}$ 只出现在最底层且靠右的位置,**这意味着所有 $\text{None}$ 一定出现在层序遍历序列的末尾**。因此,在使用数组表示完全二叉树时,可以省略存储所有 $\text{None}$ 。
![完全二叉树的数组表示](array_representation_of_tree.assets/array_representation_complete_binary_tree.png)
- 当二叉树中存在大量 $\text{None}$ 时,数组中包含的节点数据比重较低,空间利用率较低