• 每棵树节点的度最大为2(最多拥有2棵子树)
  • 左子树和右子树是有顺序的
  • 即使某节点只有一颗子树,也要区分左右子树
  • 二叉树是有序树

  • 非空二叉树的第i层,最多有2i-1个节点(i >= 1)

  • 在高度为h的二叉树上最多有2h-1个节点(h >= 1)
  • 对于任何一颗非空树二叉树,如果叶子节点个数为n0,度为2的节点个数为n2,则有n0 = n2 + 1
    • 假设度为0的节点个数为n0 ,度为1的节点个数为 n1 ,度为2的节点个数为 n2 ,那么二叉树的节点总数为 n = n0 + n1 + n2 (二叉树也就这几种度的情况)
    • 二叉树的边数(两节点之间的连线)T = n1 + 2 * n2 = n - 1 = n0 + n1 + n2 - 1
      • n1 + 2 * n2 即为 度为1的则有1条边,度为2的则有2条边,所以边总数则是该公式
      • n - 1 即为 换个角度思考,每个节点上方都有一条边,除了根节点,故总边数可为该公式
      • 故 n1 + 2 * n2 = n0 + n1 + n2 - 1 可求证出 n0 = n2 + 1

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真、满二叉树

真二叉树:所有节点的度不是0就是2
满二叉树:所有节点的度不是0就是2,且所有叶子节点都要在最后一层

  • 在同样高度的二叉树中,满二叉树的叶子节点数量最多、总节点数量最多
  • 满二叉树一定是真二叉树,真二叉树不一定是满二叉树

例如: 假设满二叉树的高度为 h( h ≥ 1 )
则:

  • 第 i 层的节点数量: 2i-1
  • 叶子节点数量: 2h-1
  • 总节点数量 :2h - 1 = 20 + 21 + 22 + ⋯ + 2h−1 ,则可反向推导出高度 h = log2(n + 1)

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完全二叉树

叶子节点只会出现最后2层,且最后1层的叶子节点都靠左对齐(例如下树,如果J在右边,则不算是完全二叉树)

  • 完全二叉树从根结点至倒数第 2 层是一棵满二叉树
  • 满二叉树一定是完全二叉树,完全二叉树不一定是满二叉树
  • 度为 1 的节点只有左子树
  • 度为 1 的节点要么是 1 个,要么是 0 个
  • 至少有 2 h − 1 个节点 ( 2 0 + 2 1 + 2 2 + ⋯ + 2 h−2 + 1 )
    • 这里有点绕:如下图,这颗完全二叉树至少有1-8的节点,则为 (2h-1) - (2h-1) + 1 = 2h - 2h-1 = 2h(1 - 2-1) = 2h-1
    • (2h-1) 为满二叉树的全部节点
    • (2h-1) 为满二叉树的最后1层的节点数
  • 最多有 2 h − 1 个节点( 2 0 + 2 1 + 2 2 + ⋯ + 2 h−1,满二叉树 )
  • 完全二叉树的高度 h = floor( log2n ) + 1

    • 因为节点总数的取值范围为 2 h − 1 ≤ n < 2 h ,左右取对数后,可得h-1 ≤ log2n < h
    • 则,例如 log2n = 4.8(可能为小数),根据上公式,可得h仅能为5,则得出 h = floor( log2n ) + 1
    • 扩展知识:floor 是向下取整,另外,ceiling 是向上取整
  • 如下编号,如果节点 i > 1,它的父节点编号为 foor( i / 2 ) ,则 i 除以 2 向下取整;

  • 如下编号,如果2i < n (n为总节点数),它的左子节点编号为 2i;
  • 如下编号,如果2i > n(n为总节点数),它无左子节点;
  • 如下编号,如果2i + 1 <= n (n为总节点数),它的右子节点编号为 2i + 1;
  • 如下编号,如果2i + 1 > n (n为总节点数),它无右子节点;

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扩展知识

向上取整、向下取整

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二叉树遍历

二叉树的常见遍历方式有4种:

  • 前序遍历(Preorder Traversal)
  • 中序遍历(Inorder Traversal)
  • 后序遍历(Postorder Traversal)
  • 层序遍历(Level Order Traversal)

    前序遍历

    遍历顺序:根节点 -> 前序遍历左子树 -> 前序遍历右子树(根 - 左 - 右)
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中序遍历

遍历顺序:中序遍历左子树 -> 根节点 -> 中序遍历右子树(左 - 根 - 右)
(二叉搜索树的中序遍历的结果是升序或者降序的)
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后序遍历

遍历顺序:后序遍历左子树 -> 后序遍历右子树 -> 根节点(左 - 右 - 跟)
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层序遍历

遍历顺序:从上到下、从左到右依次访问每个节点
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前驱节点

中序遍历时的前一个节点

  • 如果是二叉搜索树,前驱节点就是前一个比它小的节点

后驱节点

中序遍历时的后一个节点

  • 如果是二叉搜索树,后驱节点就是后一个比它大的节点