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快速上手——从0到1掌握算法面试需要的数据结构(三)

本节我们一起来认识一下树与二叉树。

理解树结构


在理解计算机世界的树结构之前,大家不妨回忆一下现实世界中的树有什么特点:一棵树往往只有一个树根,向上生长后,却可以伸展出无数的树枝、树枝上会长出树叶。由树根从泥土中吸收水、无机盐等营养物质,源源不断地输送到树枝与树叶的那一端。一棵树往往呈现这样的基本形态:


数据结构中的树,首先是对现实世界中树的一层简化:把树根抽象为“根结点”,树枝抽象为“边”,树枝的两个端点抽象为“结点”,树叶抽象为“叶子结点”。抽象后的树结构如下:


把这棵抽象后的树颠倒一下,就得到了计算机中的树结构:



结合这张图,我们来讲解树的关键特性和重点概念。希望大家可以牢记以下几点:

  • 树的层次计算规则:根结点所在的那一层记为第一层,其子结点所在的就是第二层,以此类推。
  • 结点和树的“高度”计算规则:叶子结点高度记为1,每向上一层高度就加1,逐层向上累加至目标结点时,所得到的的值就是目标结点的高度。树中结点的最大高度,称为“树的高度”。
  • “度”的概念:一个结点开叉出去多少个子树,被记为结点的“度”。比如我们上图中,根结点的“度”就是3。
  • “叶子结点”:叶子结点就是度为0的结点。在上图中,最后一层的结点的度全部为0,所以这一层的结点都是叶子结点。

理解二叉树结构


二叉树是指满足以下要求的树:

  • 它可以没有根结点,作为一棵空树存在
  • 如果它不是空树,那么必须由根结点、左子树和右子树组成,且左右子树都是二叉树。如下图:

    注意,二叉树不能被简单定义为每个结点的度都是2的树。普通的树并不会区分左子树和右子树,但在二叉树中,左右子树的位置是严格约定、不能交换的。对应到图上来看,也就意味着 B 和 C、D 和 E、F 和 G 是不能互换的。

二叉树的编码实现


在 JS 中,二叉树使用对象来定义。它的结构分为三块:

  • 数据域
  • 左侧子结点(左子树根结点)的引用
  • 右侧子结点(右子树根结点)的引用


在定义二叉树构造函数时,我们需要把左侧子结点和右侧子结点都预置为空:

javascript
// 二叉树结点的构造函数
function TreeNode(val) {
    this.val = val;
    this.left = this.right = null;
}


当你需要新建一个二叉树结点时,直接调用构造函数、传入数据域的值就行了:

javascript
const node  = new TreeNode(1)


如此便能得到一个值为 1 的二叉树结点,从结构上来说,它长这样:



以这个结点为根结点,我们可以通过给 left/right 赋值拓展其子树信息,延展出一棵二叉树。因此从更加细化的角度来看,一棵二叉树的形态实际是这样的:


现在各位已经掌握了做二叉树面试题所需要的一系列前置知识。接下来我会带大家一起通过写代码的方式,来搞定二叉树系列里最首当其冲、同时相当热门的考点——二叉树的遍历。

(阅读过程中有任何想法或疑问,或者单纯希望和笔者交个朋友啥的,欢迎大家添加我的微信xyalinode与我交流哈~)