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資料結構課上筆記11

滿二叉樹 (Full binary tree)

除最後一層無任何子節點外,每一層上的所有結點都有兩個子結點二叉樹。

國內教程定義:一個二叉樹,如果每一個層的結點數都達到最大值,則這個二叉樹就是滿二叉樹。也就是說,如果一個二叉樹的層數為K,且結點總數是(2^k) -1 ,則它就是滿二叉樹。

國外(國際)定義:a binary tree T is full if each node is either a leaf or possesses exactly two childnodes.

大意為:如果一棵二叉樹的結點要麼是葉子結點,要麼它有兩個子結點,這樣的樹就是滿二叉樹。(一棵滿二叉樹的每一個結點要麼是葉子結點,要麼它有兩個子結點,但是反過來不成立,因為完全二叉樹也滿足這個要求,但不是滿二叉樹)

從圖形形態上看,滿二叉樹外觀上是一個三角形。

圖一

從數學上看,滿二叉樹的各個層的結點數形成一個首項為1,公比為2的等比數列。

因此由等比數列的公式,滿二叉樹滿足如下性質。

1、一個層數為k 的滿二叉樹總結點數為:

  。因此滿二叉樹的結點樹一定是奇數個。

2、第i層上的結點數為: 

3、一個層數為k的滿二叉樹的葉子結點個數(也就是最後一層): 

 

完全二叉樹

 

完全二叉樹是效率很高的資料結構,完全二叉樹是由滿二叉樹而引出來的。對於深度為K的,有n個結點的二叉樹,當且僅當其每一個結點都與深度為K的滿二叉樹中編號從1至n的結點一一對應時稱之為完全二叉樹。

可以根據公式進行推導,假設n0是度為0的結點總數(即葉子結點數),n1是度為1的結點總數,n2是度為2的結點總數,則 :

①n= n0+n1+n2 (其中n為完全二叉樹的結點總數);又因為一個度為2的結點會有2個子結點,一個度為1的結點會有1個子結點,除根結點外其他結點都有父結點,

②n= 1+n1+2*n2 ;由①、②兩式把n2消去得:n= 2*n0+n1-1,由於完全二叉樹中度為1的結點數只有兩種可能0或1,由此得到n0=n/2 或 n0=(n+1)/2。

簡便來算,就是 n0=n/2,其中n為奇數時(n1=0)向上取整;n為偶數時(n1=1)。可根據完全二叉樹的結點總數計算出葉子結點數。

 

重點:出於簡便起見,完全二叉樹通常採用陣列而不是連結串列儲存

 

對於tree[i]有如下特點:

(1)若i為奇數且i>1,那麼tree的左兄弟為tree[i-1];

(2)若i為偶數且i<n,那麼tree的右兄弟為tree[i+1];

(3)若i>1,tree的父親節點為tree[i div 2];

(4)若2*i<=n,那麼tree的左孩子為tree[2*i];若2*i+1<=n,那麼tree的右孩子為tree[2*i+1];

(5)若i>n div 2,那麼tree[i]為葉子結點(對應於(3));

(6)若i<(n-1) div 2.那麼tree[i]必有兩個孩子(對應於(4))。

(7)滿二叉樹一定是完全二叉樹,完全二叉樹不一定是滿二叉樹。

完全二叉樹第i層至多有2^(i-1)個節點,共i層的完全二叉樹最多有2^i-1個節點。

特點:

1)只允許最後一層有空缺結點且空缺在右邊,即葉子結點只能在層次最大的兩層上出現;

2)對任一結點,如果其右子樹的深度為j,則其左子樹的深度必為j或j+1。 即度為1的點只有1個或0個