Java 实现数据结构——树

时间:2022-02-03 11:57:04

文章目录`

  • 一 树的概念与应用场景
    • 1.1 二叉查找树
    • 1.2 AVL树
    • 1.3 红黑树
    • 1.4 B树
  • 二 树的操作与源码实现
    • 2.1 TreeMap/TreeSet实现原理

更多文章:https://github.com/guoxiaoxing/data-structure-and-algorithm/blob/master/README.md

写在前面

之前在网上看到过很多关于Java集合框架实现原理文章,但大都在讲接口的作用与各类集合的实现,对其中数据结构的阐述的不多,例如红黑树的染色和旋转是怎么进行的等等,本篇文章从 数据结构的基本原理出发,逐步去分析Java集合里数据结构的应用与实现。

一 树的概念与应用场景

树是一种抽象数据类型(ADT)或是实作这种抽象数据类型的数据结构,用来模拟具有树状结构性质的数据集合。它是由n(n>0)个有限节点组成一个具有层次关系的集合。把 它叫做“树”是因为它看起来像一棵倒挂的树,也就是说它是根朝上,而叶朝下的。

树有以下特点:

  • 每个节点有零个或多个子节点;
  • 没有父节点的节点称为根节点;
  • 每一个非根节点有且只有一个父节点;
  • 除了根节点外,每个子节点可以分为多个不相交的子树;

与树相关的概念

  • 节点的度:一个节点含有的子树的个数称为该节点的度;
  • 树的度:一棵树中,最大的节点的度称为树的度;
  • 叶节点或终端节点:度为零的节点;
  • 非终端节点或分支节点:度不为零的节点;
  • 父亲节点或父节点:若一个节点含有子节点,则这个节点称为其子节点的父节点;
  • 孩子节点或子节点:一个节点含有的子树的根节点称为该节点的子节点;
  • 兄弟节点:具有相同父节点的节点互称为兄弟节点;
  • 节点的层次:从根开始定义起,根为第1层,根的子节点为第2层,以此类推;
  • 深度:对于任意节点n, n的深度为从根到n的唯一路径长,根的深度为0;
  • 高度:对于任意节点n, n的高度为从n到一片树叶的最长路径长,所有树叶的高度为0;
  • 堂兄弟节点:父节点在同一层的节点互为堂兄弟;
  • 节点的祖先:从根到该节点所经分支上的所有节点;
  • 子孙:以某节点为根的子树中任一节点都称为该节点的子孙。
  • 森林:由m(m>=0)棵互不相交的树的集合称为森林;

注:参照亲戚关系,这些概念很好理解,家族谱也是一种树结构。