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【資料結構和演算法】樹、森林無法存盤 ? 看這里

2021-12-31 09:15:04 後端開發


🎈 作者:Linux猿

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目錄

一、什么是相互轉換

二、樹與二叉樹的相互轉換

2.1 樹轉換為二叉樹

2.2 樹轉換二叉樹實體

2.2 二叉樹轉換為樹

2.3 二叉樹轉換為樹實體

三、森林與二叉樹的相互轉換

3.1 森林轉換為二叉樹

3.2 森林轉換為二叉樹實體

3.3 二叉樹轉換為森林

3.4 二叉樹轉換為森林實體

四、總結


在對樹進行一些操作時,比如:遍歷樹,存盤樹等,并沒有非常方便的資料結構來存盤,那么,可以將樹轉換為二叉樹,可以使用二叉鏈表來存盤,這樣就方便多了,接下來,本篇文章來講解下二叉樹、樹和森林的相互轉換,趕緊來看一下吧!

一、什么是相互轉換

正如文章開頭所提到的,不規則的樹并沒有非常合適的資料結構來存盤,而二叉樹有多中存盤方式,比如:雙親表示法,孩子表示法等,另一方面,給定一棵樹,有唯一的一棵二叉樹與之對應,這樣就可以在樹和二叉樹之間作相互轉換,

接下來將會介紹樹與二叉樹、森林與二叉樹的相互轉換,

二、樹與二叉樹的相互轉換

2.1 樹轉換為二叉樹

樹轉換為二叉樹的步驟如下所示:

步驟一:兄弟連線,在樹的相鄰兄弟結點之間連線;

步驟二:刪原連線,洗掉原父結點與孩子結點的連線,僅保留每個父結點與第一個孩子結點的連線;

步驟三:層次調整,調整樹的層次結構,使其成為一棵二叉樹,

下面來看一個例子來加深理解,

2.2 樹轉換二叉樹實體

假設有如下一棵樹,如下圖所示,

圖1 樹

(1)在樹的相鄰兄弟結點之間連線,連線后如下圖所示,

圖2 兄弟連線后

在上圖中,樹中的相鄰兄弟結點連接了紅色虛線,包括:BC、CD、EF、FG等的連線,注意:是相鄰的兄弟結點連線,

(2)洗掉原樹父結點與子節點的連線,注意:保留每個父結點與第一個孩子結點的連線,如下所示,

圖3 洗掉父結點與子節點的連線

如上圖所示,洗掉了 AC、AD、BF、BG、DI、DJ的連線,這時候已經是一棵二叉樹了,下面來調整下二叉樹的層次結構,

(3)以根結點 A 為基礎,調整結點的層次結構,如下所示,

圖4 調整后的二叉樹

如上圖所示,經過調整后成為了一棵正規的二叉樹,

2.2 二叉樹轉換為樹

二叉樹轉換為樹的步驟如下所示:

步驟一:連線右孩子,如果結點 i 的左孩子存在,則將結點 i 與左孩子的右孩子結點、左孩子的右孩子的右孩子結點,…… 連線,

步驟二:刪原連線,洗掉原二叉樹中所有父結點與其右孩子結點的連線,

步驟三:層次調整,調整轉換后的二叉樹的層次結構,

2.3 二叉樹轉換為樹實體

假設有如下二叉樹,如下圖所示,

圖4 二叉樹

(1)將每個父節點與左孩子的右孩子結點,左孩子的右孩子的右孩子結點,……連線,注意:是每一個父結點,如下所示,

圖6 連線

在上圖中,結點 A 與左孩子 B 的右節點 C,左孩子 B 的右孩子 C 的右孩子 D 進行了連線,其它父結點同理,如上圖的 紅色 虛線所示,

(2)洗掉原二叉樹中每個父節點與右孩子的連線,如下所示,

圖7 洗掉連線

在上圖中,分別洗掉了 BC、CD、EF、FG 等的連線,

(3)層次調整,將當前的樹進行調整,將同一個層次的結點調整到相同層,如下所示,

圖8 調整層次

經過調整后成為了一棵樹,這棵樹和 2.2 中的樹是一致的,

三、森林與二叉樹的相互轉換

3.1 森林轉換為二叉樹

森林轉換為二叉樹的步驟如下所示:

步驟一:先將森林中的每一棵樹轉換為二叉樹,參見 2.1 樹轉換為二叉樹

步驟二:第一顆二叉樹不變,其它的二叉樹依次作為前一個二叉樹的右子樹;

下面來看一個例子加深理解,

3.2 森林轉換為二叉樹實體

假設有如下森林,如下圖所示,

圖9 森林

(1)首先,將森林中的每一顆樹轉換為二叉樹,轉換后如下圖所示,

圖10 樹轉換為二叉樹

先將森林中的每一顆樹轉換為二叉樹,轉換程序同樹轉換為二叉樹,轉換后如下所示,

圖11 樹轉換為二叉樹后

(2)將轉換后的所有二叉樹組成一個二叉樹,組合后如下圖所示,

圖12 轉換后的二叉樹

在上圖中,紅色虛線表示添加的連接,除了第一顆子樹外,其它子樹都成為了前一棵子樹的右子樹,

3.3 二叉樹轉換為森林

二叉樹轉換為森林的步驟如下所示:

步驟一:將二叉樹根結點與它的右子樹、根結點的右子樹與右子樹……的連線去掉;

步驟二:將拆分后的每一個二叉樹轉換為樹,

下面來看一個例子加深理解,

3.4 二叉樹轉換為森林實體

假設有如下二叉樹,如下圖所示,

圖13 二叉樹

(1)首先,將二叉樹拆分開,拆分后如下所示,

圖14 森林

(2)然后,將拆分后的每一個二叉樹轉換為樹,如下所示,

圖15 轉換后的森林

四、總結

本文主要對二叉樹與樹和森林之間的相互轉換進行了詳細的講解,需要掌握轉換的方法,

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