數據結構的樹存儲結構


簡介

樹結構是一種非線性存儲結構,存儲的是具有“一對多”關系的數據元素的集合。
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  • 一對多
    圖 1(A) 是使用樹結構存儲的集合 {A,B,C,D,E,F,G,H,I,J,K,L,M} 的示意圖。對於數據 A 來說,和數據 B、C、D 有關系;對於數據 B 來說,和 E、F 有關系。這就是“一對多”的關系。
  • 樹型
    將具有“一對多”關系的集合中的數據元素按照圖 1(A)的形式進行存儲,整個存儲形狀在邏輯結構上看,類似於實際生活中倒着的樹(圖 1(B)倒過來),所以稱這種存儲結構為“樹型”存儲結構。

樹的結點

  • 結點

使用樹結構存儲的每一個數據元素都被稱為“結點”。例如,圖 1(A)中,數據元素 A 就是一個結點。

  • 父結點(雙親結點)、子結點和兄弟結點

對於圖 1(A)中的結點 A、B、C、D 來說,A 是 B、C、D 結點的父結點(也稱為“雙親結點”),而 B、C、D 都是 A 結點的子結點(也稱“孩子結點”)。對於 B、C、D 來說,它們都有相同的父結點,所以它們互為兄弟結點。

  • 樹根結點(簡稱“根結點”)

每一個非空樹都有且只有一個被稱為根的結點。圖 1(A)中,結點 A 就是整棵樹的根結點。

樹根的判斷依據為:如果一個結點沒有父結點,那么這個結點就是整棵樹的根結點。

  • 葉子結點

如果結點沒有任何子結點,那么此結點稱為葉子結點(葉結點)。例如圖 1(A)中,結點 K、L、F、G、M、I、J 都是這棵樹的葉子結點。

子樹和空樹

  • 子樹

如圖 1(A)中,整棵樹的根結點為結點 A,而如果單看結點 B、E、F、K、L 組成的部分來說,也是棵樹,而且節點 B 為這棵樹的根結點。所以稱 B、E、F、K、L 這幾個結點組成的樹為整棵樹的子樹;同樣,結點 E、K、L 構成的也是一棵子樹,根結點為 E。

單個結點也是一棵樹,只不過根結點就是它本身。圖 1(A)中,結點 K、L、F 等都是樹,且都是整棵樹的子樹。
知道了子樹的概念后,樹也可以這樣定義:樹是由根結點和若干棵子樹構成的。

  • 空樹

如果集合本身為空,那么構成的樹就被稱為空樹。空樹中沒有結點。

補充:在樹結構中,對於具有同一個根結點的各個子樹,相互之間不能有交集。例如,圖 1(A)中,除了根結點 A,其余元素又各自構成了三個子樹,根結點分別為 B、C、D,這三個子樹相互之間沒有相同的結點。如果有,就破壞了樹的結構,不能算做是一棵樹。

結點的度和層次

  • 度(Degree)

對於一個結點,擁有的子樹數(結點有多少分支)稱為結點的度(Degree)。例如,圖 1(A)中,根結點 A 下分出了 3 個子樹,所以,結點 A 的度為 3。

一棵樹的度是樹內各結點的度的最大值。圖 1(A)表示的樹中,各個結點的度的最大值為 3,所以,整棵樹的度的值是 3。

  • 層次

從一棵樹的樹根開始,樹根所在層為第一層,根的孩子結點所在的層為第二層,依次類推。對於圖 1(A)來說,A 結點在第一層,B、C、D 為第二層,E、F、G、H、I、J 在第三層,K、L、M 在第四層。

一棵樹的深度(高度)是樹中結點所在的最大的層次。圖 1(A)樹的深度為 4。

如果兩個結點的父結點雖不相同,但是它們的父結點處在同一層次上,那么這兩個結點互為堂兄弟。例如,圖 1(A)中,結點 G 和 E、F、H、I、J 的父結點都在第二層,所以之間為堂兄弟的關系。

有序樹和無序樹

如果樹中結點的子樹從左到右看,誰在左邊,誰在右邊,是有規定的,這棵樹稱為有序樹;反之稱為無序樹。

在有序樹中,一個結點最左邊的子樹稱為"第一個孩子",最右邊的稱為"最后一個孩子"。

拿圖 1(A)來說,如果是其本身是一棵有序樹,則以結點 B 為根結點的子樹為整棵樹的第一個孩子,以結點 D 為根結點的子樹為整棵樹的最后一個孩子。

森林

由 m(m >= 0)個互不相交的樹組成的集合被稱為森林。圖 1(A)中,分別以 B、C、D 為根結點的三棵子樹就可以稱為森林。
前面講到,樹可以理解為是由根結點和若干子樹構成的,而這若干子樹本身是一個森林,所以,樹還可以理解為是由根結點和森林組成的。用一個式子表示為:

Tree =(root,F)

其中,root 表示樹的根結點,F 表示由 m(m >= 0)棵樹組成的森林。

樹的其他表示方法

除了圖 1(A)表示樹的方法外,還有其他表示方法:
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圖 2(A)是以嵌套的集合的形式表示的(集合之間絕不能相交,即圖中任意兩個圈不能相交)。

圖 2(B)使用的是凹入表示法(了解即可),表示方式是:最長條為根結點,相同長度的表示在同一層次。例如 B、C、D 長度相同,都為 A 的子結點,E 和 F 長度相同,為 B 的子結點,K 和 L 長度相同,為 E 的子結點,依此類推。

最常用的表示方法是使用廣義表的方式。圖 1(A)用廣義表表示為:

(A , ( B ( E ( K , L ) , F ) , C ( G ) , D ( H ( M ) , I , J ) ) )

轉載

http://c.biancheng.net/view/3383.html


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