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2023-12-02 06:24:05 +08:00
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# 7.3   二叉树数组表示
在链表表示下,二叉树的存储单元为节点 `TreeNode` ,节点之间通过指针相连接。在上节中,我们学习了在链表表示下的二叉树的各项基本操作。
在链表表示下,二叉树的存储单元为节点 `TreeNode` ,节点之间通过指针相连接。上一节介绍了链表表示下的二叉树的各项基本操作。
那么,我们能否用数组来表示二叉树呢?答案是肯定的。
## 7.3.1   表示完美二叉树
先分析一个简单案例。给定一完美二叉树,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。
先分析一个简单案例。给定一完美二叉树,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 $2i + 2$** 。图 7-12 展示了各个节点索引之间的映射关系。
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 $2i + 2$** 。图 7-12 展示了各个节点索引之间的映射关系。
![完美二叉树的数组表示](array_representation_of_tree.assets/array_representation_binary_tree.png){ class="animation-figure" }
@@ -24,13 +24,13 @@ comments: true
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**。
如图 7-13 所示,给定一非完美二叉树,上述数组表示方法已经失效。
如图 7-13 所示,给定一非完美二叉树,上述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){ class="animation-figure" }
<p align="center"> 图 7-13 &nbsp; 层序遍历序列对应多种二叉树可能性 </p>
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 $\text{None}$** 。如图 7-14 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 $\text{None}$** 。如图 7-14 所示,这样处理后,层序遍历序列就可以唯一表示二叉树了。示例代码如下:
=== "Python"
@@ -138,7 +138,7 @@ comments: true
<p align="center"> 图 7-15 &nbsp; 完全二叉树的数组表示 </p>
以下代码实现了一基于数组表示的二叉树,包括以下几种操作。
以下代码实现了一基于数组表示的二叉树,包括以下几种操作。
- 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。
@@ -727,7 +727,7 @@ comments: true
/* 获取索引为 i 节点的父节点的索引 */
parent(i) {
return Math.floor((i - 1) / 2); // 向下
return Math.floor((i - 1) / 2); // 向下整
}
/* 层序遍历 */
@@ -813,7 +813,7 @@ comments: true
/* 获取索引为 i 节点的父节点的索引 */
parent(i: number): number {
return Math.floor((i - 1) / 2); // 向下
return Math.floor((i - 1) / 2); // 向下整
}
/* 层序遍历 */
@@ -1161,7 +1161,7 @@ comments: true
[class]{ArrayBinaryTree}-[func]{}
```
## 7.3.3 &nbsp; 优与局限性
## 7.3.3 &nbsp; 优与局限性
二叉树的数组表示主要有以下优点。