Bài giảng môn Cấu trúc dữ liệu - Chương 5: Cây (tree)

Chia sẻ: Minh Anh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:40

Thêm vào BST

Báo xấu

83
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng môn "Cấu trúc dữ liệu - Chương 5: Cây (tree)" cung cấp cho người học các kiến thức về khái niệm cây - Biểu diễn cây; cây nhị phân - Binary Tree (Định nghĩa, biểu diễn và các thao tác, cây nhị phân tìm kiếm (Binary Searching Tree)) cây cân bằng - Balanced Tree (Định nghĩa – Cấu trúc dữ liệu; các thao tác trên cây cân bằng). Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng môn Cấu trúc dữ liệu - Chương 5: Cây (tree)

Chương 5: CÂY (TREE) 189
190 NỘI DUNG CHƯƠNG 5 1. Khái niệm cây – Biểu diễn cây 2. Cây nhị phân (Binary Tree) 1. Định nghĩa 2. Biểu diễn và các thao tác 3. Cây nhị phân tìm kiếm (Binary Searching Tree) 3. Cây cân bằng (Balanced Tree) 1. Định nghĩa – Cấu trúc dữ liệu 2. Các thao tác trên cây cân bằng BÀI TẬP
191 1.Khái niệm cây – Biểu diễn cây 1.1 Định nghĩa cây 1.2. Một số khái niệm liên quan 1.2.a. Bậc của 1 cây 1.2.b. Bậc của 1 nút 1.2.c. Nút gốc 1.2.d. Nút kết thúc 1.2.e. Nút trung gian 1.2.f. Mức của 1 nút 1.2.g. Chiều cao (chiều sâu) của 1 cây 1.2.h. Nút trước, nút sau của 1 nút 1.2.i. Nút cha, nút con của 1 nút 1.2.j. Chiều dài đường đi của 1 nút 1.2.k. Chiều dài đường đi của 1 cây 1.2.l. Rừng
1.Khái niệm cây – Biểu diễn cây 1.1 Định nghĩa cây • Cây là một tập hợp các phần tử (nút) được tổ chức và có các đặc điểm • Hoặc là tập hợp rỗng (cây rỗng) • Hoặc là tập hợp khác rỗng trong đó có 1 nút duy nhất làm nút gốc (Root’s Node), các nút còn lại được phân thành các nhóm trong đó mỗi nhóm là 1 cây con (Sub-Tree) • Các cây con cũng có thể là tập rỗng hay khác rỗng trong đó có 1 nút là gốc cây con. 192
193 1.Khái niệm cây – Biểu diễn cây 1.2. Một số khái niệm liên quan 1.2.a. Bậc của 1 nút • Bậc của 1 nút (node’s degree) là số cây con của nút đó 1.2.b. Bậc của 1 cây • Bậc của 1 cây (tree’s degree) là bậc lớn nhất của các nút trong cây • Cây có bậc N gọi là cây N-phân 1.2.c. Nút gốc • Nút gốc (root’s tree) là nút không phải là nút gốc cây con của bất kỳ 1 cây con nào khác trong cây (nút không làm gốc cây con)
194 1.Khái niệm cây – Biểu diễn cây 1.2.d. Nút kết thúc Nút kết thúc hay còn gọi nút lá (leaf’s node) là nút có bậc = 0 (nút không có nút cây con) 1.2.e. Nút trung gian • Nút trung gian hay còn gọi nút giữa (interior’s node) là nút không phải là nút gốc và cũng không phải nút kết thúc (nút có bậc khác không và là nút gốc của cây con nào đó trong cây) 1.2.f. Mức của 1 nút • Mức của 1 nút (node’s level) bằng mức của nút gốc cây con chứa nó +1. • Mức của nút gốc = 1
195 1.Khái niệm cây – Biểu diễn cây 1.2. Một số khái niệm liên quan (tt) 1.2.g. Chiều cao (chiều sâu) của 1 cây • Chiều cao (chiều sâu) của 1 cây (tree’s height | tree’s depth) là mức cao nhất của 1 nút trong cây 1.2.h. Nút trước, nút sau của 1 nút • Nút T được gọi là nút trước của 1 nút (ancestor’s node) của nút S nếu cây con có gốc là T chứa cây con có gốc là S. Khi đó S được gọi là nút sau của nút T (descendant’s node) 1.2.e. Nút trung gian • Nút trung gian hay còn gọi nút giữa (interior’s node) là nút không phải là nút gốc và cũng không phải nút kết thúc (nút có bậc khác không và là nút gốc của cây con nào đó trong cây)
196 1.Khái niệm cây – Biểu diễn cây 1.2. Một số khái niệm liên quan (tt) 1.2.f. Mức của 1 nút • Mức của 1 nút (node’s level) bằng mức của nút gốc cây con chứa nó +1. • Mức của nút gốc = 1 1.2.g. Chiều cao (chiều sâu) của 1 cây • Chiều cao (chiều sâu) của 1 cây (tree’s height | tree’s depth) là mức cao nhất của 1 nút trong cây 1.2.h. Nút trước, nút sau của 1 nút • Nút T được gọi là nút trước của 1 nút (ancestor’s node) của nút S nếu cây con có gốc là T chứa cây con có gốc là S. Khi đó S được gọi là nút sau của nút T (descendant’s node)
197 1.Khái niệm cây – Biểu diễn cây 1.2. Một số khái niệm liên quan (tt) 1.2.i. Nút cha, nút con của 1 nút • Nút B được gọi là nút cha (parent’s node) của nút C nếu nút B là nút trước của nút B và mức của nút C lớn hơn mức của B là 1 mức. Khi đó nút C được gọi là nút con (child’s node) của B 1.2.j. Chiều dài đường đi của 1 nút • Chiều dài đường đi của 1 nút là số đỉnh (số nút) tính từ nút gốc để đi đến nút đó. • Chiều dài đường đi của nút gốc luôn = 1, chiều dài đường đi tới 1 nút bằng chiều dài đường đi tới nút cha của nó + 1
198 1.Khái niệm cây – Biểu diễn cây 1.2. Một số khái niệm liên quan (tt) 1.2.k. Chiều dài đường đi của 1 cây • Chiều dài đường đi của 1 cây (path’s length of the tree) là tổng tất cả các chiều dài đường đi của tất cả các nút trên cây (chiều dài đường đi trong internal path’s length). • Tính chiều dài đường đi ngoài (external path’s length) bằng cách mở rộng tất cả các nút của cây sao cho các nút của cây có cùng bậc (thêm vào các nút giả) với bậc của cây. Chiều dài đường đi ngoài bằng tổng chiều 1.2.l. Rừng. • Rừng (forest) là tập hợp các cây. • Khi cây mất gốc  rừng
199 1.Khái niệm cây – Biểu diễn cây 1.3. Biểu diễn cây • Dùng đồ thị, Dùng giản đồ tập hợp, Sử dụng dạng phân cấp chỉ số BIỂU DIỄN CÂY TRONG BỘ NHỚ MÁY TÍNH • Để biểu diễn cây trong bộ nhớ máy tính dùng danh sách liên kết. • Để biểu diễn cây N-phân dùng danh sách có N mối liên kết để quản lý N địa chỉ nút con. • Cấu trúc dữ liệu của cây N-phân tương tự cấu trúc dữ liệu đa liên kết. const int N = 100; typedef struct NTNode { T Key; NTNode * SubNode[N]; }NTOneNode; typedef struct NTOneNode * NTType; Để quản lý cây, chỉ cần quản lý địa chỉ nút gốc NTType NTree;
2. Cây nhị phân (Binary Tree) 2.1. Định nghĩa • Cây nhị phân là cây có bậc bằng 2 (bậc của nút tối đa bằng 2) 200
201 2. Cây nhị phân (Binary Tree) 2.2. Biểu diễn và các thao tác • Để biểu diễn cây nhị phân trong bộ nhớ máy tính dùng danh sách có 2 mối liên kết để quản lý địa chỉ 2 nút con (cây con trái và cây con phải). • Như vậy cấu trúc dữ liệu của cây nhị phân tương tự cấu trúc dữ liệu của danh sách liên kết đôi nhưng cách thức liên kết khác: typedef struct BinTNode { T Key; BinTNode * BinTLeft; BinTNode * BinTRight; }BinTOneNode; typedef BinTOneNode * BinTType; • Để quản lý cây nhị phân chỉ cần quản lý địa chỉ nút gốc BinTType BinTree;
202 2. Cây nhị phân (Binary Tree) 2.2. Biểu diễn và các thao tác (tt) Các thao tác trên cây nhị phân bao gồm: a. Khởi tạo cây nhị phân b. Tạo mới 1 nút c. Thêm 1 nút vào cây nhị phân d. Duyệt qua các nút trên cây nhị phân e. Tính chiều cao của cây f. Tính số nút của cây g. Hủy 1 nút trên cây nhị phân
203 2. Cây nhị phân (Binary Tree) 2.2. a. Khởi tạo cây nhị phân Khởi tạo cây nhịn phân: cho con trỏ quản lý địa chỉ nút gốc về con trỏ NULL BinTType BinTreeInitialize(BinTType & BTree) { BTree = NULL return (BTree ); }
2. Cây nhị phân (Binary Tree) 2.2. b. Tạo mới 1 nút Thuật toán B1: BTNode = new BinTOneNode B2: IF (BTNode == NULL) Thực hiện BKT B3: BTNode ->BinTLeft = NULL B4: BTNode ->BinTRight = NULL B5: BTNode -> Key = NewData BKT: Kết thúc 204
205 2. Cây nhị phân (Binary Tree) 2.2. b. Tạo mới 1 nút (tt) Cài đặt thuật toán trong C++ BinTType BinTreeCreateNode(T NewData) { BinTType BTnode = new BinTOneNode; if (BTnode != NULL) { BTnode-> BinTLeft = NULL; BTnode-> BinTRight = NULL; BTnode-> Key = NewData; } return (BTnode); }
206 2. Cây nhị phân (Binary Tree) 2.2. c. Thêm 1 nút vào cây nhị phân (Thêm trái nhất) – Thuật toán B1: NewNode = BinTreeCreateNode(NewData) B2: IF (NewNode == NULL) Thực hiện BKT B3: IF (BinTree == NULL) B3.1: BinTree = NewNode B3.2: Thực hiện BKT B4: Lnode = BinTree B5: IF (Lnode->BinTLeft == NULL) B5.1: Lnode-> BinTLeft = NewNode B5.2: Thực hiện BKT B6: Lnode = Lnode ->BinTLeft B7: Lặp lại B5 BKT: Kết thúc
207 2. Cây nhị phân (Binary Tree) 2.2. c. Thêm 1 nút vào cây nhị phân (Thêm trái nhất) Cài đặt thuật toán bằng C++ BinTType BinTreeAddLeft (BinTType &BTTree, T NewData) { BinTType NewNode = BinTreeCreateNode (NewData); if (NewNode == NULL) return (NewNode); if (BTTree == NULL) BTTree = NewNode; else { BinTType Lnode = BTTree; while (Lnode->BinTLeft != NULL) Lnode = Lnode->BinTLeft; Lnode->BinTLeft = NewNode; } return (NewNode);
208 2. Cây nhị phân (Binary Tree) 2.2. c. Thêm 1 nút vào cây nhị phân (Thêm phải nhất)-Thuật toán B1: NewNode = BinTreeCreateNode(NewData) B2: IF (NewNode == NULL) Thực hiện BKT B3: IF (BinTree == NULL) B3.1: BinTree = NewNode B3.2: Thực hiện BKT B4: Rnode = BinTree B5: IF (Rnode->BinTRight == NULL) B5.1: Rnode->BinTRight = NewNode B5.2: Thực hiện BKT B6: Rnode = Rnode ->BinTRight B7: Lặp lại B5 BKT: Kết thúc