【树的定义与基本术语】 树是一种抽象的数据结构,它由n(n≥0)个节点组成,当n=0时,我们称之为“空树”,这是树的一种特殊形式。在非空树中,树的结构有以下特征: 1) 树有一个特殊的节点,称为根节点,它是树的起点。 2) 除了根节点之外,每个节点都有且仅有一个前驱,即其父节点。 3) 当n>1时,除根节点外的所有其他节点可以分为m(m>0)个互不相交的子集,每个子集本身都是一棵树,这些树被称为根节点的子树。 4) 每个节点可以有0个或多个后继,也就是子节点。 树的这种结构使得它在计算机科学中具有广泛的应用,例如在文件系统、网络路由、数据库索引等场景。树的节点根据其特性可以分为叶子节点和分支节点(或非终端节点)。叶子节点没有子节点,而分支节点至少有一个子节点。 树的逻辑结构可以用来描述各种关系,例如在家庭树中,父亲节点是儿子节点的双亲节点,儿子是父亲的孩子节点,共同的祖先节点是所有后代的祖先节点。兄弟节点是指拥有相同父节点的节点,而堂兄弟节点则是指有共同祖父母但不同父节点的节点。路径是从一个节点到另一个节点经过的边的序列,路径长度则是路径上边的数量。 在树中,我们还可以定义一些重要的属性: - 层次(深度):从根节点到节点的路径上的边数。 - 高度:从节点到最远叶子节点的最长路径的边数,树的高度是所有节点高度中的最大值。 - 度:一个节点的子节点数量,叶子节点的度为0,非叶子节点的度大于0。 - 树的度:树中所有节点度的最大值。 树还分为有序树和无序树。有序树的子树顺序有特定意义,不能随意交换,而无序树的子树顺序没有固定次序,可以互换。选择使用哪种类型取决于实际应用场景,例如在编译器设计中,语法树通常是有序的,因为子节点的顺序反映了语法规则。 此外,树和森林是紧密相关的概念。森林是由多棵树组成的集合,可以互相转化。例如,一棵树可以通过删除其根节点变为森林的一部分,而森林也可以通过添加一个公共的根节点转换成一棵树。 在数据结构的学习和考试中,理解并掌握这些基本概念和术语是至关重要的,因为它们构成了树和二叉树理论的基础,而这些理论在算法设计和分析中发挥着核心作用。
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