树
- 设树的度为4,其中度为1、2、3、4的结点个数分别是4、2、1、2,则树中叶子个数为(4)。
解析:在一棵树中,叶子结点的度为0,也就是没有子节点。树中的边数等于所有结点的度之和。在这个问题中,度为1的结点有4个,度为2的结点有2个,度为3的结点有1个,度为4的结点有2个。树中的总结点数等于所有结点的个数之和,即4 + 2 + 1 + 2 = 9。由于树中的边数等于结点数减1,所以树中的叶子结点个数等于总结点数减去非叶子结点的个数,即9 - (4 + 2 + 1 + 2) = 4。
- 第7层有10个叶子结点的完全二叉树最多有(123)个结点。
解析:完全二叉树是一种特殊的二叉树,除了最后一层的叶子结点可能不满之外,其他层的结点数都达到最大值。在一个完全二叉树中,第i层最多有2^(i-1)个结点。所以,前6层最多有\(2^0 + 2^1 + 2^2 + 2^3 + 2^4 + 2^5 = 63\)个结点。如果第7层有10个叶子结点,那么第7层的结点数就是\(10 * 2 = 20\)个。因此,第7层有10个叶子结点的完全二叉树最多有63 + 20 = 83个结点。
- 对于给定的数列 {13, 5, 6, 17, 32, 15},构造哈夫曼树并计算带权路径长度(WPL)。
哈夫曼树是一种用于编码的树形结构,其中权值较小的节点位于树的顶部,权值较大的节点位于树的底部。构建哈夫曼树的过程如下:
-
将数列中的每个数字看作一个树的叶子节点,并将它们放入一个优先队列(最小堆)中,优先队列按照节点的权值进行排序。
-
从优先队列中选择两个权值最小的节点,将它们合并为一个新的节点,新节点的权值为这两个节点的权值之和。
-
将新节点放入优先队列中。
-
重复步骤2和步骤3,直到队列中只剩下一个节点,该节点即为哈夫曼树的根节点。
根据这个过程,我们可以得到以下哈夫曼树:
88
/ \
38 50
/ \ /
15 17 32
/ \
5 6
计算带权路径长度(WPL)的方法是,从根节点开始遍历每个叶子节点,将每个叶子节点的权值乘以它与根节点的距离(路径长度),然后将所有叶子节点的结果相加。对于这棵哈夫曼树,\(WPL = 5*3 + 6*3 + 15*2 + 17*2 + 32*2 + 38*1 + 50*1 = 201\)。
- 已知一棵二叉树的前序遍历序列为ABCDEFGHI,中序遍历序列为BCDAFEHIG,请画出这棵二叉树,并把它转换成相应的树(或森林)。
根据前序遍历序列为ABCDEFGHI和中序遍历序列为BCDAFEHIG,我们可以重构出以下二叉树:
A
/ \
B C
/ / \
D E F
/ \
G H
转换成树的形式:
A
/|\
B C D
/|\
E F G
|
H
这棵二叉树的结构如上所示。根据前序遍历和中序遍历的性质,前序遍历的第一个元素为根节点,在中序遍历中找到根节点后,根节点的左边为左子树的中序遍历序列,右边为右子树的中序遍历序列。根据左子树和右子树的中序遍历序列的长度,我们可以在前序遍历序列中确定左子树和右子树的前序遍历序列。
通过递归的方式,我们可以构建出完整的二叉树。首先,根据前序遍历序列的第一个元素A,我们确定了根节点。在中序遍历序列中,根节点的左边为左子树的中序遍历序列BCD,右边为右子树的中序遍历序列EFGHI。然后,我们根据左子树的中序遍历序列BCD的长度,在前序遍历序列中确定了左子树的前序遍历序列BCD。同样地,根据右子树的中序遍历序列EFGHI的长度,在前序遍历序列中确定了右子树的前序遍历序列EFGHI。
接下来,我们对左子树和右子树分别进行递归构建。对于左子树,左子树的前序遍历序列为BCD,中序遍历序列为BCD,根据相同的方法,我们可以构建出左子树。对于右子树,右子树的前序遍历序列为EFGHI,中序遍历序列为EFGHI,同样地,我们可以构建出右子树。
最终,我们得到了上面所示的二叉树的结构。
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