10.树结构
树结构
真实的树:
相信每个人对现实生活中的树都会非常熟悉
我们来看一下树有什么特点?
树通常有一个根,连接着根的是树干
树干到上面之后会进行分叉成树枝,数值还会分叉成更小的树枝
在树枝的最后是叶子
树的抽象:
专家们对树的结构进行了抽象,发现树可以模拟生活中的很多场景
模拟树结构
公司组织架构:
树结构的抽象
我们再将里面的数据移除,仅仅抽象出来结构,那么就是我们要学习的树结构
树的优点
我们之前已经学习了多种数据结构来保存数据,为什么要使用树结构来保存数据呢?
树结构和数组/链表/哈希表的对比有什么优点?
数组:
优点:
数组的主要优点是根据下标值访问效率会很高
但是如果我们希望根据元素来查找对应的位置呢?
比较好的方式是先对数组进行排序,而进行二分排序
缺点:
需要先对数组进行排序,生成有序数组,才能提高查找效率
另外数组在插入和删除数据时,需要有大量的位移操作(插入
到首位或者中间位置的时候),效率很低
链表:
优点:
链表的插入和删除操作效率都很高
缺点:
查找效率很低,需要从头开始依次访问链表中的每个数据项,直到找到
而且即使插入和删除操作效率很高,但是如果要插入和删除中间位置的
数据,还是需要重头先找到对应的数据
哈希表:
优点:
我们学过哈希表后,已经发现了哈希表的插入/查询
/删除效率都是非常高的
但是哈希表也有很多缺点
缺点:
时间利用率不高,底层使用的是数组,并且某些单元是没有被利用的
哈希表中的元素是无序的,不能按照固定的顺序来遍历哈希表中的元素
不能快速的找出哈希表中的最大值或者最小值这些特殊的值
树结构:
我们不能说树结构比其他的结构都要好,因为每种数据结构都有自己特定的应用场景
但是树确实也综合了上面数据结构的优点(当然优点不足与盖过其他数据结构,
比如效率一般情况下没有哈希表高)
并且也弥补了上面数据结构的缺点
而且为了模拟某些场景,我们使用树结构会更加方便
因为数结构的非线性的,可以表示一对多的关系
比如文件的目录结构
树的术语
在描述树的各个部分的时候有很多术语
为了让介绍的内容更容易李杰,需要知道一些树的术语
不过大部分术语都与真实世界的树相关,或者和家庭关系相关(如父节点和子节点),所以它们比较容易理解
树(Tree):n(n>=0)个节点构成的有限集合
当n=0时,称为空树
对于任一棵非空树(n>0)它具备以下性质:
树中有一个成为 "根(Root)" 的特殊节点,用r表示
其余节点可分为m(m>0)个互不相交的有限集T1, T2, ... , Tm,
其中每个集合本身又是一棵树,称为原来树的 "子树(SubTree)"
树的术语:
1.节点的 度(Degree):节点的子树个数
2.树的度:树的所有节点中最大的度数
3.叶节点(Leaf):度为0的节点(也称为叶子节点)
4.父节点(Parent):有子树的节点是其子树的根节点的父节点
5.子节点(Child):若A节点是B节点的父节点,则称B节点是A节点的子节点;子节点也称孩子节点
6.兄弟节点(Sibling):具有同一父节点的各节点彼此是兄弟节点
7.路径和路径长度:从节点n1到nk的路径为一个节点序列n1,n2,...,nk,ni是ni + 1的父节点。路径所包含边
的个数为路径的长度
8.节点的层数(Level):规定根节点在1层,其它任一节点的层数是其父节点的层数加1
9.树的深度(Depth):树中所有节点中的最大层次是这棵树的深度
普通的表示方式
最普通的表示方式
儿子-兄弟表示法
儿子-兄弟表示法旋转
你发现上面规律了吗?
其实所有的树本质上都可以使用二叉树模拟出来
所以在学习树的过程中,二叉树非常重要