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python資料結構與演算法(18)

樹與樹演算法
樹的概念
樹(英語:tree)是⼀種抽象資料型別(ADT)或是實作這種抽象資料型別 的資料結構,⽤來模擬具有樹狀結構性質的資料集合。它是由n(n>=1)個 有限節點組成⼀個具有層次關係的集合。把它叫做“樹”是因為它看起來像⼀ 棵倒掛的樹,也就是說它是根朝上,⽽葉朝下的。它具有以下的特點:
每個節點有零個或多個⼦節點; 沒有⽗節點的節點稱為根節點; 每⼀個⾮根節點有且只有⼀個⽗節點; 除了根節點外,每個⼦節點可以分為多個不相交的⼦樹
⽐如說:
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樹的術語
節點的度:⼀個節點含有的⼦樹的個數稱為該節點的度; 樹的度:⼀棵樹中,最⼤的節點的度稱為樹的度; 葉節點或終端節點:度為零的節點; ⽗親節點或⽗節點:若⼀個節點含有⼦節點,則這個節點稱為其⼦節點 的⽗節點;

孩⼦節點或⼦節點:⼀個節點含有的⼦樹的根節點稱為該節點的⼦節 點; 兄弟節點:具有相同⽗節點的節點互稱為兄弟節點; 節點的層次:從根開始定義起,根為第1層,根的⼦節點為第2層,以此 類推; 樹的⾼度或深度:樹中節點的最⼤層次; 堂兄弟節點:⽗節點在同⼀層的節點互為堂兄弟; 節點的祖先:從根到該節點所經分⽀上的所有節點; ⼦孫:以某節點為根的⼦樹中任⼀節點都稱為該節點的⼦孫。 森林:由m(m>=0)棵互不相交的樹的集合稱為森林;
樹的種類
⽆序樹:樹中任意節點的⼦節點之間沒有順序關係,這種樹稱為⽆序 樹,也稱為⾃由樹; 有序樹:樹中任意節點的⼦節點之間有順序關係,這種樹稱為有序樹; ⼆叉樹:每個節點最多含有兩個⼦樹的樹稱為⼆叉樹; 完全⼆叉樹:對於⼀顆⼆叉樹,假設其深度為d(d>1)。除了第d 層外,其它各層的節點數⽬均已達最⼤值,且第d層所有節點從 左向右連續地緊密排列,這樣的⼆叉樹被稱為完全⼆叉樹,其 中滿⼆叉樹的定義是所有葉節點都在最底層的完全⼆叉樹; 平衡⼆叉樹(AVL樹):當且僅當任何節點的兩棵⼦樹的⾼度 差不⼤於1的⼆叉樹; 排序⼆叉樹(⼆叉查詢樹(英語:Binary Search Tree),也稱 ⼆叉搜尋樹、有序⼆叉樹); 霍夫曼樹(⽤於資訊編碼):帶權路徑最短的⼆叉樹稱為哈夫曼樹 或最優⼆叉樹; B樹:⼀種對讀寫操作進⾏優化的⾃平衡的⼆叉查詢樹,能夠保持數 據有序,擁有多餘兩個⼦樹。
樹的儲存與表示

順序儲存:將資料結構儲存在固定的陣列中,然在遍歷速度上有⼀定的優 勢,但因所佔空間⽐較⼤,是⾮主流⼆叉樹。⼆叉樹通常以鏈式儲存。
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由於對節點的個數⽆法掌握,常⻅樹的儲存表示都轉換成⼆叉樹進⾏處理, ⼦節點個數最多為2
常⻅的⼀些樹的應⽤場景
1.xml,html等,那麼編寫這些東⻄的解析器的時候,不可避免⽤到樹 2.路由協議就是使⽤了樹的演算法 3.mysql資料庫索引 4.⽂件系統的⽬錄結構 5.所以很多經典的AI演算法其實都是樹搜尋,此外機器學習中的decision tree也 是樹結構
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