基本數據結構:樹(tree)


基本數據結構:樹(tree)

作者:C小加 更新時間:2012-8-3

無論是鏈表,棧還是隊列,它們都是線性結構的,每個節點的左邊最多一個節點,右邊也最多一個節點,對於大量的輸入數據,線性表的訪問時間太慢,不宜使用。這里我要說一種非線性的數據結構,其大部分操作的運行時間平均為O(logn)。

我們涉及到的這種數據結構叫做樹。在計算機科學中,樹是非常有用的抽象概念。我們形象的去描述一棵樹,一個家族的老祖可能有兩個兒子,這兩個兒子一個有一個兒子,一個有三個兒子,像這樣發展下去的一個族譜,就是一個樹,如圖1所示。



就像一棵真正的樹一樣,我們把老祖稱為樹根,兩個字兒是分叉開的兩個樹枝,這兩棵樹枝可以繼續向下分成N個樹枝,循環下去,一直到長出葉子為止。

我們把老祖或者樹根稱為根(root)節點,老祖的兒子稱為子節點,每個兒子作為根節點又可以形成一棵樹,我們把這樣的樹稱為根節點的子樹。

樹的標准定義:

樹(tree)是包含n(n>0)個節點的有窮集合,其中:

  (1)每個元素稱為節點(node);

  (2)有一個特定的節點被稱為根節點或樹根(root)。

(3)除根節點之外的其余數據元素被分為m(m≥0)個互不相交的結合T1,T2,……Tm-1,其中每一個集合Ti(1<=i<=m)本身也是一棵樹,被稱作原樹的子樹(subtree)。

樹具有以下特點:

(1)    每個節點有零個或多個子節點。

(2)    每個子節點只有一個父節點。

(3)    沒有父節點的節點稱為根節點。

關於樹的一些術語

        節點的度:一個節點含有的子樹的個數稱為該節點的度;

        葉節點或終端節點:度為零的節點稱為葉節點;

        非終端節點或分支節點:度不為零的節點;

        雙親節點或父節點:若一個結點含有子節點,則這個節點稱為其子節點的父節點;

        孩子節點或子節點:一個節點含有的子樹的根節點稱為該節點的子節點;

        兄弟節點:具有相同父節點的節點互稱為兄弟節點;

        樹的高度或深度:定義一棵樹的根結點層次為1,其他節點的層次是其父結點層次加1。一棵樹中所有結點的層次的最大值稱為這棵樹的深度。節點的層次:從根開始定義起,根為第1層,根的子結點為第2層,以此類推;

        樹的度:一棵樹中,最大的節點的度稱為樹的度;

        節點的祖先:從根到該節點所經分支上的所有節點;

        子孫:以某節點為根的子樹中任一節點都稱為該節點的子孫。

        森林:由m(m>=0)棵互不相交的樹的集合稱為森林;

樹的實現

節點的代碼如下:

struct treenode
{
       int data;
       struct treenode *fistchild;//第一個兒子
struct treenode *nextsibling;//下一個兄弟
}

樹的應用

       大部分操作系統的目錄結構就是采用樹結構。

       樹的種類有很多,樹所擴展出來的很多數據結構都有着很大的作用,比如說紅黑樹,B樹,后綴樹等等,這將在日后寫到。


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