二叉树内部顶点与外部顶点在数量上的关系
2015-05-30 15:54 星星之火✨🔥 阅读(2049) 评论(0) 编辑 收藏 举报分析一些树的算法时,我们常常需要以给定的二叉树的顶点数n(T) 来度量问题实例的规模。而这个顶点数n(T) 指的就是树的扩展形式中所有顶点的个数,这些顶点分两类,一类是外部顶点,一类就是内部顶点。根据定义,一颗扩展的空二叉树是一个单独的外部顶点。
为了确定一些算法(递归的求树的高度,递归的前序、中序、后续遍历,求叶节点数等等)的效率,我们需要知道一颗包含n 个内部顶点的扩展二叉树最多能够具有几个外部顶点。考察几个例子后,我们容易做出这种假设:外部顶点的数量x 比内部顶点的数量大一,即
x = n + 1。
在n ≥ 0 的情况下,我们对内部顶点使用强数学归纳法来证明该等式。
归纳基础:n = 0 时,根据定义,一颗空树只有一个外部顶点,满足等式 x = n + 1。
归纳假设:假设当任意二叉树具有0 ≤ k ≤ n 个内部顶点时,x = k + 1。
下面我们证明当k = n + 1 时命题依然成立。不失一般性,假设T 的左子树的内部顶点和外部顶点的个数分别是nL 和 xL,T 的右子树的内部顶点和外部顶点的个数分别是nR 和xR,左右子树内部节点的个数满足我们的归纳假设,因此我们有
x = xL + xR = (nL+1) + (nR+1) = n + 1。命题得证。
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