【坐在馬桶上看算法】算法9:開啟“樹”之旅


       我們先來看一個例子。
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       這是什么?是一個圖?不對,確切的說這是一棵樹。這哪里像樹呢?不要着急我們來變換一下。
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       是不是很像一棵倒掛的樹,也就是說它是根朝上,而葉子朝下的。不像?哈哈,看完下面這幅圖你就會覺得像啦。
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       你可能會問:樹和圖有什么區別?這個稱之為樹的東西貌似和無向圖差不多嘛。不要着急,繼續往下看。樹其實就是不包含回路的連通無向圖。你可能還是無法理解這其中的差異,舉個例子,如下。

 

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       上面這個例子中左邊的是一棵樹,而右邊的是一個圖。因為左邊的沒有回路,而右邊的存在1->2->5->3->1這樣的回路。
       1、正是因為樹有着“不包含回路”這個特點,所以樹就被賦予了很多特性。
       2、一棵樹中的任意兩個結點有且僅有唯一的一條路徑連通。
       3、一棵樹如果有n個結點,那么它一定恰好有n-1條邊。
       在一棵樹中加一條邊將會構成一個回路。樹這個特殊的數據結構在哪里會用到呢?比如足球世界杯的晉級圖,家族的族譜圖、公司的組織結構圖、書的目錄、我們用的操作系統Windows、Liunx或者Mac中的“目錄(文件夾)”都是一棵樹。下面就是“啊哈C”這個軟件的目錄結構。
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C:\啊哈C
├─codes
├─core
│ ├─bin
│ ├─include
│ │ ├─ddk
│ │ ├─gdb
│ │ ├─gdiplus
│ │ ├─GL
│ │ └─sys
│ ├─lib
│ │ └─gcc
│ │ └─mingw32
│ │ └─4.7.1
│ │ ├─finclude
│ │ ├─include
│ │ │ └─ssp
│ │ ├─include-fixed
│ │ └─install-tools
│ │ └─include
│ ├─libexec
│ │ └─gcc
│ │ └─mingw32
│ │ └─4.7.1
│ │ └─install-tools
│ └─mingw32
│ ├─bin
│ └─lib
│ └─ldscripts
└─skin
        假如現在正處於libexec文件夾下,需要到gdiplus文件夾下。你必須先“向上”回到上層文件夾core,再進入include文件夾,最后才能進入gdiplus文件夾。因為一棵樹中的任意兩個結點(這里就是文件夾)有且僅有唯一的一條路徑連通。
       為了之后講解的方便,我們這里對樹進行一些定義。
       首先,樹是指任意兩個結點間有且只有一條路徑的無向圖。 或者說,只要是沒有回路的連通無向圖就是樹。
       喜歡思考的同學可能會發現同一棵樹可以有多種形態,比如下面這個兩棵樹。
100837y34w3tt3t3ttkt3a.png         100838hwwwoqwt08w8tstw.png
       為了確定一棵樹的形態,在一棵樹中可以指定一個特殊的結點——根。我們在對一棵樹進行討論的時候,將樹中的每個點稱為結點,有的書中也稱為節點。有一個根的樹叫做有根樹(哎,這不是廢話嘛)。比如上方左邊這棵樹的樹根是1號結點,右邊這棵樹的樹根是3號結點。
       根又叫做根結點,一棵樹有且只有一個根結點。根結點有時候也稱為祖先。既然有祖先,理所當然就有父親和兒子。比如上圖右邊這棵樹中3號結點是1、6和7號結點的父親,1、6和7號結點是3號結點的兒子。同時1號結點又是2號結點的父親,2號結點是1號結點的兒子,2號結點與4、5號結點關系也顯而易見了。
       父親結點簡稱為父結點,兒子結點簡稱為子結點。2號結點既是父結點也是子結點,它是1號結點的子結點,同時也是4和5號結點的父結點。另外如果一個結點沒有子結點(即沒有兒子)那么這個結點稱為葉結點,例如4、5、6和7號結點都是葉結點。沒有父結點(即沒有父親)的結點稱為根結點(祖先)。如果一個結點既不是根結點也不是葉結點則稱為內部結點。最后每個結點還有深度,比如5號結點的深度是4。哎,終於啰嗦完了,寫的我汗都流出來了,沒有理解的請看下面這幅插圖吧。
101124ky0n8mlglwn3vvnx.png

       說了這么多你可能都沒有感受到樹究竟有什么好處。不要着急,請看下回——二叉樹。

 

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