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python中二叉树有哪些类型

冰川箭仙

冰川箭仙

发布时间:2025-11-22 19:50:06

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来源于php中文网

原创

普通二叉树:无值限制,用于层次结构;2. 二叉搜索树:左小右大,支持高效操作;3. 平衡二叉搜索树:AVL和红黑树防退化;4. 完全二叉树:节点靠左,适合堆与数组存储;5. 满二叉树:每个节点均有0或2子;6. 完美二叉树:所有叶同层且内部节点均两子;7. 堆:完全二叉树,分最大最小堆,heapq实现最小堆;8. 伸展树等高级变体用于特定场景。

python中二叉树有哪些类型

在 Python 中,二叉树是一种常见的数据结构,根据其结构和性质可以分为多种类型。每种类型都有特定的规则和应用场景。以下是几种主要的二叉树类型:

1. 普通二叉树(Binary Tree)

最基础的二叉树形式,每个节点最多有两个子节点:左子节点和右子节点。对节点的值没有特殊限制。

常用于表达层次关系,比如文件系统、表达式树等。

2. 二叉搜索树(Binary Search Tree, BST)

一种有序的二叉树,满足以下条件:

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  • 左子树的所有节点值小于根节点值
  • 右子树的所有节点值大于根节点值
  • 左右子树也分别是二叉搜索树

支持高效的查找、插入和删除操作,平均时间复杂度为 O(log n)。

3. 平衡二叉搜索树

为了防止普通二叉搜索树退化为链表(最坏情况 O(n)),引入了自平衡机制。常见实现包括:

  • AVL 树:通过旋转操作保持左右子树高度差不超过 1
  • 红黑树(Red-Black Tree):通过颜色标记和旋转维持近似平衡,广泛用于 Python 的字典和集合底层实现(CPython)

4. 完全二叉树(Complete Binary Tree)

除了最后一层外,每一层都被完全填满,且最后一层的节点都靠左排列

堆(Heap)通常用完全二叉树实现,适合用数组存储,常用于优先队列。

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5. 满二叉树(Full Binary Tree)

每个节点要么是叶子,要么有两个子节点,不存在只有一个孩子的节点。

常用于某些编码问题或构造特定结构的场景。

6. 完美二叉树(Perfect Binary Tree)

所有内部节点都有两个孩子,且所有叶子在同一层。

具有最大节点数:深度为 d 的完美二叉树有 2^d - 1 个节点。

7. 堆(Heap)

一种特殊的完全二叉树,分为两种:

  • 最大堆(Max Heap):父节点值 ≥ 子节点值,根是最大值
  • 最小堆(Min Heap):父节点值 ≤ 子节点值,根是最小值

Python 中可用 heapq 模块实现最小堆功能。

8. 伸展树(Splay Tree)与 其他高级变体

虽然不常用作标准库,但在算法题或特定应用中可能出现:

  • 伸展树:访问过的节点会“上移”到根,适合局部性访问场景
  • Treap:结合二叉搜索树和堆性质的随机化结构

基本上就这些常见类型。在实际编程中,可以根据需求选择合适的二叉树结构,或借助 Python 的内置模块简化实现。

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