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在学习数据结构的时候,也曾经学习过二叉树,以及前序排列、中序排列、后序排列等等,但是一直无缘使用它!
二叉树可以干什么?
排序有快速排序,归并排序,查找有二分法,甚至直接遍历查找,二叉树的使用很少。
实际场景使用上,用的最多的是二叉平衡树,有种特殊的二叉平衡树就是红黑树,Java集合中的TreeSet和TreeMap,C++STL中的set,map以及LInux虚拟内存的管理,都是通过红黑树去实现的,还有哈弗曼树编码方面的应用,以及B-Tree,B+-Tree在文件系统中的应用。当然二叉查找树可以用来查找和排序。
二叉树的分类
满二叉树:从高到低,除了叶节点外,所以节点左右节点都存在。
完全二叉树:比满二叉树少几个叶节点,从左向右放子节点。
平衡二叉树:空树或者它的左右两个子树的高度差的绝对值不超过1,并且左右两个子树也都是平衡树。
二叉搜索树:空树或者二叉树的所有节点比他的左子节点大,比他的右子节点小。
红黑树:不仅是具有二叉搜索树的属性,还具有平衡树的属性,有序且子树差不超过1,颜色规则:根节点和特殊节点(即叶节点下面两个虚无的节点和未填写的节点)是黑的,红节点的左右子节点是黑的,最重要的是对于每个节点,从该节点到子孙叶节点的所有路径包含相同数目的黑节点。
二叉树在搜索上的优势
数组的搜索比较方便,可以直接使用下标,但删除或者插入就比较麻烦了,而链表与之相反,删除和插入都比较简单,但是查找很慢,这自然也与这两种数据结构的存储方式有关,数组是取一段相连的空间,而链表是每创建一个节点便取一个节点所需的空间,只是使用指针进行连接,空间上并不是连续的。而二叉树就既有链表的好处,又有数组的优点。
今天就学习一下最简单的二叉排序树
1.定义:
二叉排序树又叫二叉查找树或者二叉搜索树,它首先是一个二叉树,而且必须满足下面的条件:
1)若左子树不空,则左子树上所有结点的值均小于它的根节点的值;
2)若右子树不空,则右子树上所有结点的值均大于它的根结点的值
3)左、右子树也分别为二叉排序树
2.二叉树的遍历:
在网上找到的一个遍历示意图:
图1 遍历示意图
前序遍历(根-左-右):ABDGHECKFIJ中序遍历(左-根-右):GDHBEAKCIJF后序便利(左-右-根):GHDEBKJIFCA
结合定义可以知道,二叉搜索树的数据大小关系为:G<D<H<B<E<A<K<C<I<J<F,即中序遍历顺序。
小结:从创建好的二叉搜索树,我们可以直接使用中序遍历得到排序。
3.二叉树的代码实现:
有了思路,代码实现的方式很多,以下就是很经典的一种实现,多多思考把握吧。
#includeusing namespace std;/*BST的结点*/typedef struct node{ int key; struct node *lChild, *rChild;}Node, *BST;/*在给定的BST中插入结点,其数据域为element, 使之称为新的BST*/bool BSTInsert(BST &p, int element){ if(NULL == p) // 空树 { p = new Node; p->key = element; p->lChild = p->rChild = NULL; return true; }// if(element == p->key) // BST中不能有相等的值,不注释掉会屏蔽掉相同的树// return false; if(element < p->key) // 递归 return BSTInsert(p->lChild, element); else return BSTInsert(p->rChild, element);}/*先序遍历*/void preOrderTraverse(BST T){ if(T) { cout << T->key << " "; preOrderTraverse(T->lChild); preOrderTraverse(T->rChild); }}/*中序遍历*/void inOrderTraverse(BST T){ if(T) { inOrderTraverse(T->lChild); cout << T->key << " "; inOrderTraverse(T->rChild); }}/*后序遍历*/void postOrderTraverse(BST T){ if(T) { inOrderTraverse(T->lChild); inOrderTraverse(T->rChild); cout << T->key << " "; }}int main(){ int a[13] = {4, 5, 2, 1, 0, 9, 3, 7, 6, 8,5,4,7}; int n = 13; BST T; T = NULL; int i; for(i = 0; i < n; i++) { BSTInsert(T, a[i]); } inOrderTraverse(T); cout << endl; return 0;}
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