PHP数据结构与算法:树

Wesley13
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一、概念

树(Tree)是一种抽象数据类型(ADT)或是实作这种抽象数据类型的数据结构,用来模拟具有树状结构性质的数据集合。它是由n(n>=1)个有限节点组成一个具有层次关系的集合。看起来向一颗根朝上叶朝下的的倒挂树。

  • 每个节点有零个或多个子节点
  • 没有父节点的节点称为根节点
  • 每一个非根节点有且只有一个父节点
  • 除根节点外,每个子节点可以分为多个不相交的子树

PHP数据结构与算法:树

二、术语

  • _节点的度:_一个节点含有的子树的个数称为该节点的度
  • _树的度:_一棵树中,最大的节点的度称为树的度
  • _叶节点或终端节点:_度为零的节点
  • _父亲节点或父节点:_若一个节点含有子节点,则这个节点称为其子节点的父节点
  • _孩子节点或子节点:_一个节点含有的子树的根节点称为该节点的子节点
  • _兄弟节点:_具有相同父节点的节点互称为兄弟节点
  • _节点的层次:_从根开始定义起,根为第1层,根的子节点为第2层,以此类推
  • _树的高度或深度:_树中节点的最大层次
  • _堂兄弟节点:_父节点在同一层的节点互为堂兄弟
  • _节点的祖先:_从根到该节点所经分支上的所有节点
  • _子孙:_以某节点为根的子树中任一节点都称为该节点的子孙
  • _森林:_由m(m>=0)棵互不相交的树的集合称为森林

三、种类

  • 无序树:树中任意节点的子节点之间没有顺序关系,这种树称为无序树,也称为自由树;
  • 有序树:树中任意节点的子节点之间有顺序关系,这种树称为有序树;
    • 二叉树:每个节点最多含有两个子树的树称为二叉树;
      • 完全二叉树:对于一颗二叉树,假设其深度为d(d>1)。除了第d层外,其它各层的节点数目均已达最大值,且第d层所有节点从左向右连续地紧密排列,这样的二叉树被称为完全二叉树,其中满二叉树的定义是所有叶节点都在最底层的完全二叉树;
      • 平衡二叉树(AVL树):当且仅当任何节点的两棵子树的高度差不大于1的二叉树;
      • 排序二叉树(二叉查找树(英语:Binary Search Tree),也称二叉搜索树、有序二叉树);
    • 霍夫曼树(用于信息编码):带权路径最短的二叉树称为哈夫曼树或最优二叉树;
    • B树:一种对读写操作进行优化的自平衡的二叉查找树,能够保持数据有序,拥有多余两个子树。

四、存储结构

1.顺序存储

将数据结构存储在固定的数组中,在遍历速度上有一定的优势,但因所占空间比较大,是非主流二叉树。二叉树通常以链式存储。

PHP数据结构与算法:树

2.链式存储

PHP数据结构与算法:树

由于对节点的个数无法掌握,常见树的存储表示都转换成二叉树进行处理,子节点个数最多为2。

五、常见应用

  1. XML、HTML等
  2. 路由协议
  3. Mysql数据库索引
  4. 文件目录结构
  5. 某些AI算法

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