二、二叉树
1、二叉树的定义
二叉树是每个结点最多有两个子树的树结构。它有五种基本形态：二叉树可以是空集；根可以有空的左子树或右子树；或者左、右子树皆为空。
2、二叉树的性质
性质1：二叉树第i层上的结点数目最多为2i-1(i>=1)
性质2：深度为k的二叉树至多有2k-1个结点（k>=1）
性质3：包含n个结点的二叉树的高度至少为(log2n)+1
性质4：在任意一棵二叉树中，若终端结点的个数为n0，度为2的结点数为n2，则n0=n2+1
3、性质4的证明
性质4：在任意一棵二叉树中，若终端结点的个数为n0，度为2的结点数为n2，则n0=n2+1
证明：因为二叉树中所有结点的度数均不大于2，不妨设n0表示度为0的结点个数，n1表示度为1的结点个数，n2表示度为2的结点个数。三类结点加起来为总结点个数，于是便可得到：n=n0+n1+n2?(1)
由度之间的关系可得第二个等式：n=n0*0+n1*1+n2*2+1即n=n1+2n2+1?(2)
将（1）（2）组合在一起可得到n0=n2+1
三、满二叉树、完全二叉树和二叉查找树
1、满二叉树
定义：高度为h，并且由2h-1个结点组成的二叉树，称为满二叉树
2、完全二叉树
定义：一棵二叉树中，只有最下面两层结点的度可以小于2，并且最下层的叶结点集中在靠左的若干位置上，这样的二叉树称为完全二叉树。
特点：叶子结点只能出现在最下层和次下层，且最下层的叶子结点集中在树的左部。显然，一棵满二叉树必定是一棵完全二叉树，而完全二叉树未必是满二叉树。
面试题：如果一个完全二叉树的结点总数为768个，求叶子结点的个数。
由二叉树的性质知：n0=n2+1，将之带入768=n0+n1+n2中得：768=n1+2n2+1，因为完全二叉树度为1的结点个数要么为0，要么为1，那么就把n1=0或者1都代入公式中，很容易发现n1=1才符合条件。所以算出来n2=383，所以叶子结点个数n0=n2+1=384。
总结规律：如果一棵完全二叉树的结点总数为n，那么叶子结点等于n/2（当n为偶数时）或者(n+1)/2（当n为奇数时）
3、二叉查找树
定义：二叉查找树又被称为二叉搜索树。设x为二叉查找树中的一个结点，x结点包含关键字key，结点x的key值计为key[x]。如果y是x的左子树中的一个结点，则key[y]<=key[x]；如果y是x的右子树的一个结点，则key[y]>=key[x]
在二叉查找树种：
（1）若任意结点的左子树不空，则左子树上所有结点的值均小于它的根结点的值。
（2）任意结点的右子树不空，则右子树上所有结点的值均大于它的根结点的值。
（3）任意结点的左、右子树也分别为二叉查找树。
（4）没有键值相等的结点。
要求：将一个数组中的数以二叉树的存储结构存储，并遍历打印。
`import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
public class bintree {
public bintree left;
public bintree right;
public bintree root;
// 数据域
private Object data;
// 存节点
public List<bintree> datas;
public bintree(bintree left, bintree right, Object data){
this.left=left;
this.right=right;
this.data=data;
}
// 将初始的左右孩子值为空
public bintree(Object data){
this(null,null,data);
}
public bintree() {
}
public void creat(Object[] objs){
datas=new ArrayList<bintree>();
// 将一个数组的值依次转换为Node节点
for(Object o:objs){
datas.add(new bintree(o));
}
// 第一个数为根节点
root=datas.get(0);
// 建立二叉树
for (int i = 0; i <objs.length/2; i++) {
// 左孩子
datas.get(i).left=datas.get(i*2+1);
// 右孩子
if(i*2+2<datas.size()){//避免偶数的时候 下标越界
datas.get(i).right=datas.get(i*2+2);
}
}
}
//先序遍历
public void preorder(bintree root){
if(root!=null){
System.out.println(root.data);
preorder(root.left);
preorder(root.right);
}
}
//中序遍历
public void inorder(bintree root){
if(root!=null){
inorder(root.left);
System.out.println(root.data);
inorder(root.right);
}
}
// 后序遍历
public void afterorder(bintree root){
if(root!=null){
System.out.println(root.data);
afterorder(root.left);
afterorder(root.right);
}
}
public static void main(String[] args) {
bintree bintree=new bintree();
Object []a={2,4,5,7,1,6,12,32,51,22};
bintree.creat(a);
bintree.preorder(bintree.root);
}
}`
要求：从键盘输入数，存为二叉树结构并打印。
import java.util.Scanner;
public class btree {
private btree left,right;
private char data;
public btree creat(String des){
Scanner scanner=new Scanner(System.in);
System.out.println("des:"+des);
String str=scanner.next();
if(str.charAt(0)<'a')return null;
btree root=new btree();
root.data=str.charAt(0);
root.left=creat(str.charAt(0)+"左子树");
root.right=creat(str.charAt(0)+"右子树");
return root;
}
public void midprint(btree btree){
// 中序遍历
if(btree!=null){
midprint(btree.left);
System.out.print(btree.data+" ");
midprint(btree.right);
}
}
public void firprint(btree btree){
// 先序遍历
if(btree!=null){
System.out.print(btree.data+" ");
firprint(btree.left);
firprint(btree.right);
}
}
public void lastprint(btree btree){
// 后序遍历
if(btree!=null){
lastprint(btree.left);
lastprint(btree.right);
System.out.print(btree.data+" ");
}
}
public static void main(String[] args) {
btree tree = new btree();
btree newtree=tree.creat("根节点");
tree.firprint(newtree);
System.out.println();
tree.midprint(newtree);
System.out.println();
tree.lastprint(newtree);
}
}
输出结果：
des:根节点
a
des:a左子树