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计算机二级考试中关于二叉树结点的计算,主要涉及节点数、度数、父节点、子节点等基本概念及计算方法。以下是核心内容总结:
一、节点数的计算方法
递归公式
对于任意二叉树,节点数 $N$ 可通过递归公式计算:
$$N = 左子树节点数 + 右子树节点数 + 1$$
适用于任意结构的二叉树。
满二叉树节点数
若为满二叉树(除最后一层外,每层节点数均为2的幂),节点数公式为:
$$N = 2^m - 1$$
其中 $m$ 为树的高度。
二、节点度数与编号
度数定义
节点的度数是指该节点拥有的子节点数(最多2个)。
节点编号规则
- 根节点编号为1,父节点编号为 $lfloor i/2 rfloor$($i$ 为节点编号);
- 若 $2i leq n$,节点 $i$ 的左子节点编号为 $2i$,右子节点编号为 $2i+1$;若 $2i+1 > n$,则无子节点。
三、特殊类型二叉树
完全二叉树
若二叉树满足:
- 若节点数为奇数,则中间节点无左子节点;
- 若节点数为偶数,则中间两个节点无右子节点,
则可通过公式计算节点数:
$$N = frac{n+1}{2} quad (n为奇数)$$
$$N = frac{n}{2} quad (n为偶数)$$
其中 $n$ 为节点总数。
叶子节点数
叶子节点(度为0的节点)数可通过公式计算:
$$N_0 = lfloor frac{n+1}{2} rfloor quad (n为奇数)$$
$$N_0 = frac{n}{2} quad (n为偶数)$$
适用于完全二叉树。
四、示例应用
以二叉树结构 `11 22 33 45` 为例:
根节点1的左子树有2个节点(2和3),右子树有2个节点(4和5);
总节点数为 $2 + 2 + 1 = 5$。
总结
二叉树节点计算需结合递归或公式法,同时注意满二叉树、完全二叉树等特殊结构的性质。建议通过画图辅助理解节点编号规则,多做练习题巩固计算方法。