Gốc, nhánh và lá
Cây gồm các nút nối với nhau theo quan hệ cha–con. Một cây không rỗng có một gốc không có cha; mỗi nút còn lại có đúng một cha. Nút không có con là lá; nút có con là nút trong hay nút nhánh. Các nút cùng cha là anh em. Một nút cùng toàn bộ các nút phía dưới nó tạo thành cây con.
**Cây nhị phân** có nhiều nhất hai con tại mỗi nút, phân biệt con trái và con phải. Không phải nút nào cũng có đủ hai con. Sơ đồ dưới đây là cây mẫu dùng trong chuyên đề; các số chỉ là dữ liệu chứa ở nút.
Đếm cạnh để xác định mức và chiều cao
Mức của nút là số cạnh trên đường từ gốc đến nút ấy. Gốc ở mức 0; con ở mức của cha cộng 1. Chiều cao cây là mức lớn nhất. Cây mẫu có ba mức 0,1,2 nên **chiều cao 2**, không phải 3.
Bậc một nút là số con của nó; bậc cây là bậc lớn nhất của các nút. Trong hình, 8 có bậc 2, 2 có bậc 0, cây có bậc 2. Hai nút 2 và 6 là anh em, cùng thuộc cây con gốc 4.
Hoàn hảo, hoàn chỉnh, đầy đủ
|Tên gọi|Điều kiện|
|---|---|
|Hoàn hảo (perfect)|Mọi nút trong có hai con và mọi lá cùng mức|
|Hoàn chỉnh (complete)|Các mức trước mức cuối đều đầy; mức cuối điền liên tục từ trái|
|Đầy đủ (full)|Mỗi nút có 0 hoặc 2 con; lá không nhất thiết cùng mức|
Cây mẫu là hoàn hảo và cũng hoàn chỉnh. Nếu bỏ lá 14, cây còn hoàn chỉnh nhưng không hoàn hảo. Nếu giữ 14 mà bỏ lá 2, xuất hiện chỗ trống bên trái mức cuối nên không hoàn chỉnh.
Cây hoàn hảo cao h có $2^k$ nút ở mức k và tổng $2^{h+1}-1$ nút. Với h=2, có 1+2+4=7 nút. Một cây đầy đủ chưa chắc hoàn chỉnh: gốc có hai con, con trái là lá, con phải có hai con lá thì mức cuối bị khuyết phía trái.
Bài luyện
Cây mẫu có đường từ gốc 8 đến lá 2 là 8→4→2. Mức của 2 là bao nhiêu?
Có ba nút nhưng chỉ hai cạnh.
Đúng. Đếm hai cạnh từ gốc.
Mức 1 là hai con trực tiếp của gốc.
Chỉ gốc có mức 0.
Lời giải
Đường 8→4→2 gồm hai cạnh. Theo định nghĩa mức là số cạnh từ gốc đến nút, nên lá 2 ở mức 2.
Bài luyện
Bỏ riêng lá 14 khỏi cây mẫu hoàn hảo bảy nút. Cây còn lại thuộc loại nào?
Nút 12 chỉ còn một con nên không hoàn hảo.
Mọi cây hoàn hảo đều hoàn chỉnh.
Đúng. Mức cuối vẫn điền liên tục từ trái.
Cây nhị phân được phép có một con.
Lời giải
Sau khi bỏ lá ngoài cùng bên phải, mức cuối còn 2,6,10 liên tục từ trái, nên hoàn chỉnh. Nút 12 chỉ còn một con, không thỏa điều kiện hoàn hảo.
Bài luyện
Cây nhị phân hoàn hảo cao 3 có bao nhiêu nút?
8 chỉ là số nút ở mức cuối.
7 là tổng của cây hoàn hảo cao 2.
Cần trừ 1 trong công thức tổng.
Đúng. 1+2+4+8=15.
Lời giải
Các mức 0,1,2,3 lần lượt có 1,2,4,8 nút. Tổng là 15, cũng bằng 2^(3+1)−1.
Đang học