二叉树
二叉树(Binary tree)是每个节点最多有两个子树的树结构。二叉树的子树有左右之分,次序不能颠倒。
二叉树的第i层至多有 这里写图片描述个结点; 深度为k的二叉树至多共有这里写图片描述个结点;对任何一棵二叉树T,如果其终端结点数为这里写图片描述,度为2的节点数为 这里写图片描述,则 这里写图片描述。
与树不同,树的节点个数至少为1,而二叉树的节点个数可以为0;树中节点的最大度数没有限制,而二叉树节点的最大度数为2;树的节点无左、右之分,而二叉树的结点有左、右之分。
B+树
B+ 树是一种树数据结构,是一个n叉树,每个节点通常有多个孩子,一颗B+树包含根节点、内部节点和叶子节点。根节点可能是一个叶子节点,也可能是一个包含两个或两个以上孩子节点的节点。
B+ 树通常用于数据库和操作系统的文件系统中。NTFS, ReiserFS, NSS, XFS, JFS, ReFS 和BFS等文件系统都在使用B+树作为元数据索引。B+ 树的特点是能够保持数据稳定有序,其插入与修改拥有较稳定的对数时间复杂度。B+ 树元素自底向上插入。
AVL树
AVL树中任何节点的两个子树的高度最大差别为一,所以它也被称为高度平衡树。查找、插入和删除在平均和最坏情况下都是O(log n)。增加和删除可能需要通过一次或多次树旋转来重新平衡这个树。
节点的平衡因子是它的左子树的高度减去它的右子树的高度(有时相反)。带有平衡因子1、0或 -1的节点被认为是平衡的。带有平衡因子 -2或2的节点被认为是不平衡的,并需要重新平衡这个树。平衡因子可以直接存储在每个节点中,或从可能存储在节点中的子树高度计算出来。
红黑树
红黑树(Red Black Tree) 是一种自平衡二叉查找树,红黑树和AVL树类似,都是在进行插入和删除操作时通过特定操作保持二叉查找树的平衡,从而获得较高的查找性能。
它虽然是复杂的,但它的最坏情况运行时间也是非常良好的,并且在实践中是高效的: 它可以在O(log n)时间内做查找,插入和删除,这里的n 是树中元素的数目。详情
哈夫曼树
哈夫曼树又称最优二叉树,是一种带权路径长度最短的二叉树。所谓树的带权路径长度,就是树中所有的叶结点的权值乘上其到根结点的 路径长度(若根结点为0层,叶结点到根结点的路径长度为叶结点的层数)。
树的带权路径长度记为WPL= (W1L1+W2L2+W3L3+...+WnLn),N个权值Wi(i=1,2,...n)构成一棵有N个叶结点的二叉树,相应的叶结点的路径长度为Li(i=1,2,...n)。可以证明哈夫曼树的WPL是最小的。
哈夫曼树的构造
假设有n个权值,则构造出的哈夫曼树有n个叶子结点。 n个权值分别设为 w1、w2、…、wn,则哈夫曼树的构造规则为:
- 将w1、w2、…,wn看成是有n 棵树的森林(每棵树仅有一个结点);
在森林中选出两个根结点的权值最小的树合并,作为一棵新树的左、右子树,且新树的根结点权值为其左、右子树根结点权值之和;
从森林中删除选取的两棵树,并将新树加入森林;
重复②、③步,直到森林中只剩一棵树为止,该树即为所求得的哈夫曼树。
哈夫曼编码
哈夫曼编码是可变字长编码(VLC)的一种。该方法完全依据字符出现概率来构造异字头的平均长度最短的码字,有时称之为最佳编码。
有A,B,C,D,E五个字符,出现的频率(即权值)分别为5,4,3,2,1,对其进行哈夫曼编码。
首先把A,B,C,D,E构造成一棵哈夫曼树(2.1有说明);
通过从哈夫曼树根结点开始,对左子树分配代码“0”,右子树分配代码“1”,一直到达叶子结点为止,然后将从树根沿每条路径到达叶子结点的代码排列起来,便得到了哈夫曼编码。
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