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胡楠
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3
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3
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5
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@@ -1,13 +1,89 @@
## 树
### 1. 树的基本概念
树是 $nn \geq 0$ 个结点的有限集合,$n=0$ 时,称为空树。
而任意非空树应满足:
1. 有且仅有一个特定的称为**根**的结点。
2. 当 $n>0$ 时,其余结点可分为 $mm \geq 0$ 个互不相交的有限集合,其中每一个集合本身又是一棵树,称为根结点的**子树**。
$n$ 个结点的树中只有 $n-1$ 条边。
### 2. 基本术语
- 祖先结点和子孙结点
- 双亲结点和孩子结点
- 兄弟结点
- (结点的)度:树中一个结点的**子结点的个数**称为该结点的度。
- (树的)度:树中最大度数。
- 分支结点:度大于 $0$ 的结点。
- 叶子结点:度为 $0$ 的结点。
- 结点的层次:根结点为第一层(或第零层)。
- 结点的高度:从叶子结点(第一层)开始逐层累加。
- 结点的深度:从根结点(第一层)开始逐层累加。
- 树的高度(深度)是树中结点的最大层数。
- 有序树和无序树
- 路径:树中两个结点之间的路径是由这两个结点之间所经过的**结点序列**构成的。(树的分支是有向的,即从双亲结点指向孩子结点,所以路径一定是自上而下的。)
- 路径长度:路径上所经过**边**的个数。
- 森林:$mm \geq 0$ 棵互不相交的树的集合。
### 3. 树的性质
- 树中结点树等于所有结点的度加 $1$。
- 度为 $m$ 的树中第 $i$ 层上至少有 $m^{i-1}$ 个结点($i \geq 1$)。
- 高度为 $h$ 的 $m$ 叉树至多有 $(m^h-1)/(m-1)$ 个结点。
- 具有 $n$ 个结点的 $m$ 叉树的最小高度为:$\left \lceil log_m(n(m-1)+1) \right \rceil$。
性质二说明:
- 第一层:$1=m^0$
- 第二层:$1=m^1$
- 第三层:$1=m^2$
- ...
- 第 $i$ 层:$1=m^{i-1}$
## 二叉树
二叉树是 $nn \geq 0$ 个结点的有限集合。
二叉树是有序树
1. $n=0$ 时,二叉树为空。
2. $n>0$ 时,由根结点和两个互不相交的被称为根的左子树和右子树组成。左子树和右子树也分别是一棵二叉树。
- 空树
- 仅有根结点
- 根结点+左子树
- 根结点+右子树
- 根结点+左子树+右子树
二叉树 VS 度为 2 的有序树
- 二叉树可以为空,而度为 2 的有序树至少有三个结点。
- 二叉树的孩子结点始终有左右之分,而度为 2 的有序树孩子结点的次序是相对的。
### 特殊二叉树
#### 满二叉树
一颗高度为 $h$,且含有 $2^h-1$ 个结点的二叉树称为满二叉树。(高度为 $h$ 的 $m$ 叉树至多有 $(m^h-1)/(m-1)$ 个结点。)
对于编号为 $i$ 的结点,若存在,其双亲结点的编号为:$\left \lfloor i/2 \right \rfloor$,左孩子编号为:$2i$,右孩子编号为:$2i+1$。
![[pic/Pastedimage2230810153842.png]]
#### 完全二叉树.
设一个高度为 $h$、有 $n$ 个结点的二叉树,当且仅当每个结点都与高度为 $h$ 的满二叉树中编号 $1 \sim n$ 的结点一一对应时,称为完全二叉树。
- 若 $i<[n/2]$,则结点 $i$ 为分支结点,否则为叶子结点。
- 叶子结点只可能出现在层次最大的两层上出现。对于最大层次的叶子结点,都依次排在最左边的位置上。
- 度为 $1$ 的结点若存在,则可能有一个,且是编号最大的分支结点,并孩子结点一定是左结点。
- ![[pic/Pastedimage20230810154259.png]]
#### 二叉排序树
一颗二叉树,若树非空,则有如下性质:
对任意结点若存在左子树或右子树,则其左子树上所有结点的关键字均小于该结点。右子树上所有结点的关键字均大于该结点。
#### 平衡二叉树
树上**任意结点**的左子树和右子树的深度之差不超过 $1$。
## 森林