树的双亲表示法,孩子表示法以及孩子兄弟表示法

前端之家收集整理的这篇文章主要介绍了树的双亲表示法,孩子表示法以及孩子兄弟表示法前端之家小编觉得挺不错的,现在分享给大家,也给大家做个参考。


  如下图所示,这是一棵普通的树,该如何存储呢?通常,存储具有普通树结构数据的方法有 3 种:
  双亲表示法;
  孩子表示法;
  孩子兄弟表示法;

在这里插入图片描述


                    图1

树的双亲表示法

  双亲表示法采用顺序表(也就是数组)存储普通树,其实现的核心思想是:顺序存储各个节点的同时,给各节点附加一个记录其父节点位置的变量
  注意,根节点没有父节点(父节点又称为双亲节点),因此根节点记录父节点位置的变量通常置为 -1。

在这里插入图片描述


              图2
  双亲表示法存储普通树代码

  1. /*
  2. * @Description: 树的双亲表示法
  3. * @Version: V1.0
  4. * @Autor: Carlos
  5. * @Date: 2020-05-21 14:41:32
  6. * @LastEditors: Carlos
  7. * @LastEditTime: 2020-06-01 22:12:34
  8. */
  9. #include<stdio.h>
  10. #include<stdlib.h>
  11. //宏定义树中结点的最大数量
  12. #define MAX_SIZE 20
  13. //宏定义树结构中数据类型
  14. typedef char ElemType;
  15. //结点结构
  16. typedef struct Snode
  17. {
  18. //树中结点的数据类型
  19. ElemType data;
  20. //结点的父结点在数组中的位置下标
  21. int parent;
  22. }PNode;
  23. //树结构
  24. typedef struct
  25. {
  26. //存放树中所有结点
  27. PNode tnode[MAX_SIZE];
  28. //结点个数
  29. int n;
  30. }PTree;
  31. /**
  32. * @Description: 节点初始化
  33. * @Param: PTree tree 结构体变量
  34. * @Return: PTree 结构体地址
  35. * @Author: Carlos
  36. */
  37. PTree InitPNode(PTree tree)
  38. {
  39. int i,j;
  40. char ch;
  41. printf("请输入节点个数:\n");
  42. scanf("%d",&(tree.n));
  43. printf("请输入结点的值其双亲位于数组中的位置下标:\n");
  44. for(i=0; i<tree.n; i++)
  45. {
  46. fflush(stdin);
  47. scanf("%c %d",&ch,&j);
  48. tree.tnode[i].data = ch;
  49. tree.tnode[i].parent = j;
  50. }
  51. return tree;
  52. }
  53. /**
  54. * @Description: 查找树中指定节点
  55. * @Param: PTree tree 结构体变量
  56. * @Return: 无
  57. * @Author: Carlos
  58. */
  59. void FindParent(PTree tree)
  60. {
  61. char a;
  62. int isfind = 0;
  63. printf("请输入要查询的结点值:\n");
  64. fflush(stdin);
  65. scanf("%c",&a);
  66. for(int i =0;i<tree.n;i++){
  67. if(tree.tnode[i].data == a){
  68. isfind=1;
  69. //找到父节点的下标数值
  70. int ad=tree.tnode[i].parent;
  71. printf("%c的父节点为 %c,存储位置下标为 %d",a,tree.tnode[ad].data,ad);
  72. break;
  73. }
  74. }
  75. if(isfind == 0){
  76. printf("树中无此节点");
  77. }
  78. }
  79. int main()
  80. {
  81. PTree tree;
  82. tree = InitPNode(tree);
  83. FindParent(tree);
  84. return 0;
  85. }

树的孩子表示法

  孩子表示法存储普通树采用的是 "顺序表+链表" 的组合结构,其存储过程是:从树的根节点开始,使用顺序表依次存储树中各个节点,需要注意的是,与双亲表示法不同,孩子表示法会给各个节点配备一个链表,用于存储各节点的孩子节点位于顺序表中的位置。
  如果节点没有孩子节点(叶子节点),则该节点的链表为空链表。
  例如,使用孩子表示法存储左图中的普通树,则最终存储状态如右图所示:

在这里插入图片描述


                    图3

  1. /*
  2. * @Description: 树的孩子表示法。三部分构成,链表,节点,树
  3. * @Version:
  4. * @Autor: Carlos
  5. * @Date: 2020-05-21 14:59:47
  6. * @LastEditors: Carlos
  7. * @LastEditTime: 2020-06-01 22:47:38
  8. */
  9. #include<stdio.h>
  10. #include<stdlib.h>
  11. #define MAX_SIZE 20
  12. #define TElemType char
  13. typedef struct CTNode{
  14. //链表中每个结点存储的不是数据本身,而是数据在数组中存储的位置下标!!
  15. int child;
  16. struct CTNode * next;
  17. }ChildPtr;
  18. typedef struct {
  19. //结点的数据类型
  20. TElemType data;
  21. //孩子链表的头指针
  22. ChildPtr* firstchild;
  23. }CTBox;
  24. typedef struct{
  25. //存储结点的数组
  26. CTBox nodes[MAX_SIZE];
  27. //结点数量和树根的位置
  28. int n,r;
  29. }CTree;
  30. /**
  31. * @Description: 孩子表示法存储普通树
  32. * @Param: CTree tree 树的结构体变量
  33. * @Return: CTree tree 结构体变量
  34. * @Author: Carlos
  35. */
  36. CTree InitTree(CTree tree){
  37. printf("输入节点数量:\n");
  38. scanf("%d",&(tree.n));
  39. for(int i=0;i<tree.n;i++){
  40. printf("输入第 %d 个节点的值:\n",i+1);
  41. fflush(stdin);
  42. scanf("%c",&(tree.nodes[i].data));
  43. tree.nodes[i].firstchild=(ChildPtr*)malloc(sizeof(ChildPtr));
  44. tree.nodes[i].firstchild->next=NULL;
  45. printf("输入节点 %c 的孩子节点数量:\n",tree.nodes[i].data);
  46. int Num;
  47. scanf("%d",&Num);
  48. if(Num!=0){
  49. //带头结点的链表
  50. ChildPtr * p = tree.nodes[i].firstchild;
  51. for(int j = 0 ;j<Num;j++){
  52. ChildPtr * newEle=(ChildPtr*)malloc(sizeof(ChildPtr));
  53. newEle->next=NULL;
  54. printf("输入第 %d 个孩子节点在顺序表中的位置",j+1);
  55. scanf("%d",&(newEle->child));
  56. p->next= newEle;
  57. p=p->next;
  58. }
  59. }
  60. }
  61. return tree;
  62. }
  63. /**
  64. * @Description:查找节点
  65. * @Param: CTree tree 树的结构体,char a 要查找的节点
  66. * @Return: 无
  67. * @Author: Carlos
  68. */
  69. void FindKids(CTree tree,char a){
  70. int hasKids=0;
  71. for(int i=0;i<tree.n;i++){
  72. if(tree.nodes[i].data==a){
  73. ChildPtr * p=tree.nodes[i].firstchild->next;
  74. while(p){
  75. hasKids = 1;
  76. //打印所有孩子节点 p->child 孩子节点在数组中的位置
  77. printf("%c ",tree.nodes[p->child].data);
  78. p=p->next;
  79. }
  80. break;
  81. }
  82. }
  83. if(hasKids==0){
  84. printf("此节点为叶子节点");
  85. }
  86. }
  87. int main()
  88. {
  89. CTree tree;
  90. tree = InitTree(tree);
  91. //默认数根节点位于数组notes[0]处
  92. tree.r=0;
  93. printf("找出节点 F 的所有孩子节点:");
  94. FindKids(tree,'F');
  95. return 0;
  96. }

树的孩子兄弟表示法

  树结构中,位于同一层的节点之间互为兄弟节点。例如,图1中的普通树中,节点 A、B 和 C 互为兄弟节点,而节点 D、E 和 F 也互为兄弟节点。
  孩子兄弟表示法,采用的是链式存储结构,其存储树的实现思想是:从树的根节点开始,依次用链表存储各个节点的孩子节点和兄弟节点
  因此,该链表中的节点应包含以下 3 部分内容
  节点的值;
  指向孩子节点的指针;
  指向兄弟节点的指针;

在这里插入图片描述


                    图4
  用 C 语言代码表示节点结构为:

  1. #define ElemType char
  2. typedef struct CSNode{
  3. ElemType data;
  4. struct CSNode * firstchild,*nextsibling;
  5. }CSNode,*CSTree;

  以图1为例,使用孩子兄弟表示法进行存储的结果如下图所示:

在这里插入图片描述


                    图5
  由图5可以看到,节点 R 无兄弟节点,其孩子节点是 A;节点 A 的兄弟节点分别是 B 和 C,其孩子节点为 D,依次类推。
  实现上图中的 C 语言实现代码也很简单,根据图中链表的结构即可轻松完成链表的创建和使用,因此不再给出具体代码
  接下来观察图 1 和图 5。图 1 为原普通树,图5 是由图 1 经过孩子兄弟表示法转化而来的一棵树,确切地说,图5是一棵二叉树。因此可以得出这样一个结论,即通过孩子兄弟表示法,任意一棵普通树都可以相应转化为一棵二叉树,换句话说,任意一棵普通树都有唯一的一棵二叉树于其对应。
  因此,孩子兄弟表示法可以作为将普通树转化为二叉树的最有效方法,通常又被称为"二叉树表示法"或"二叉链表表示法"。

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