树是一种非线性数据结构,由一个根节点和一组子树(节点)组成。子树可以进一步细分为子树,形成一个层次结构。树结构广泛应用于计算机科学和算法中。
树的遍历
树的遍历是指访问树中每个节点的系统化方法。常见的遍历方法包括深度遍历和广度遍历。
深度优先遍历
深度优先遍历(DFS)以递归或栈的形式,沿着树的一条路径深度遍历,直到遇到叶节点。当遇到叶节点时,它会回溯到最近未遍历的节点,并继续遍历。
前序遍历
前序遍历在访问每个节点之前访问其子树。遍历顺序为:根节点 -> 左子树 -> 右子树。
中序遍历
中序遍历在访问每个节点的左子树后访问该节点。遍历顺序为:左子树 -> 根节点 -> 右子树。
后序遍历
后序遍历在访问每个节点的左子树和右子树后访问该节点。遍历顺序为:左子树 -> 右子树 -> 根节点。
广度优先遍历
广度优先遍历(BFS)以队列的形式,逐层遍历树。它首先访问根节点,然后访问根节点的子节点,然后再访问子节点的子节点,以此类推。
实战:深度优先遍历
我们以一个示例树(如图所示)进行深度优先遍历:
```
1
/ \
2 3
/ \ \
4 5 6
/ \
7 8
```
前序遍历:
1 -> 2 -> 4 -> 7 -> 8 -> 5 -> 3 -> 6
中序遍历:
4 -> 7 -> 8 -> 2 -> 5 -> 1 -> 3 -> 6
后序遍历:
7 -> 8 -> 4 -> 5 -> 2 -> 6 -> 3 -> 1
实战:广度优先遍历
广度优先遍历:
1 -> 2 -> 3 -> 4 -> 5 -> 6 -> 7 -> 8
树的深度
树的深度是指从根节点到最深叶节点所经过的边数。例如,上例中的树深度为 3。
树的广度
树的广度是指同一层中节点的最大个数。例如,上例中的树广度为 4。
树的应用
树结构广泛应用于计算机科学的各个领域,包括:
数据存储和组织: 例如文件系统、数据库
算法和数据结构: 例如排序树、搜索树、二叉树
网络和通信: 例如路由表、网络拓扑
人工智能和机器学习: 例如决策树、神经网络