活动介绍

设有一二叉树,其节点值为字符型并假设各值互不相等,采用顺序存储结构存储,空二叉树用'#'表示。现要求设计一个算法,逆序输出从根到层序编号为i的结点的路径。如有一棵二叉树顺序存储为A#B###C#######D,则从根到层序编号为15的逆路径为DCBA。 输入格式: 有多组数据,每组测试数据有两行,第一行为数组元素个数n(n<=50)和结点的层序编号m(m>0),第二行为数组各元素。 输出格式: 若编号m所对应的结点有效,则逆序输出从根到该点的路径;若无效,则输出"data error"。 输入样例: 在这里给出一组输入。例如: 15 7 A#B###C#######D 13 5 ABC#DE###F##G 输出样例: 在这里给出相应的输出。例如: CBA DBA

时间: 2025-04-04 16:09:59 浏览: 35
<think>嗯,我现在要解决这个问题,首先得理解题目要求。题目说的是,给定一个二叉树的顺序存储结构,要求设计一个算法逆序输出从根节点到层序编号为i的节点的路径。如果该节点不存在,就输出“data error”。那这个顺序存储结构是怎么样的呢?比如说,用数组来存储二叉树,按照层序的方式排列节点,空节点用#表示。例如样例中的第一个输入,元素个数是15,编号是7,对应的数组是A#B###C#######D。输出是CBA,说明路径是根到7号节点的路径逆序。那首先得搞清楚层序编号对应的数组下标是怎样的。 首先,层序编号通常是从1开始的。比如根节点是1,左孩子是2,右是3,依此类推。那数组的索引可能也是从1开始吗?或者是不是数组的索引是0开始,而层序编号是1开始?比如输入样例中的第一个数组有15个元素,n=15,所以可能索引是0到14,而层序编号m是1到15?比如当m=15的时候,对应的数组索引是14?比如样例中的第一个输入,数组是A#B###C#######D,总共有15个元素。那么层序编号15对应的数组元素是D,而根是1(即数组索引0)。路径是根到D的路径,逆序输出就是D的路径到根,所以是D、C、B、A吗?样例中的输出是CBA,但输入是m=7的时候。这可能需要再仔细分析。 比如第一个输入样例,数组元素是n=15个,元素是:A # B # # # C # # # # # # D。那数组的索引是0到14。层序编号是从1到15。所以当m=7的时候,对应的数组索引是6。此时数组中的元素是C。那路径是从根(1号节点,数组0号元素A)到7号节点的路径。那么如何找到这条路径? 首先,需要确定每个节点的父节点。在顺序存储的二叉树中,层序编号为m的节点的父节点编号是m//2(如果m是偶数的话,父节点是m/2;如果是奇数的话,比如m=3,父节点是1)。所以,给定某个m节点,我们可以不断找父节点,直到根节点(编号1),从而得到路径上的所有节点。然后逆序输出这些节点的值即可。 那问题分解为几个步骤: 1. 输入处理:读取n和m,然后读取数组。比如输入的数组元素可能包含多个字符,每个字符代表一个节点,顺序是按层序排列的。例如第一个样例的数组元素是"A#B###C#######D",即数组长度为15,每个元素依次是索引0到14。层序编号m对应的数组索引是m-1。比如m=7,对应索引6。如果数组索引为6的元素是'#',或者m超过n的话,则说明节点无效,输出错误信息。 所以首先,要判断m是否有效。有效的条件是:m<=n,并且数组中对应的字符不是#。例如第一个样例中,m=7,n=15,所以有效。数组中的索引6是C,不是#,所以有效。此时路径是7号节点→父节点3→父节点1→根。路径上的节点是7→3→1。对应的数组元素是C,B,A。逆序输出就是C B A → CBA,与样例一致。 那第二个样例,输入n=13,m=5。数组是ABC#DE###F##G。即数组元素索引0到12。m=5对应的索引是4。数组中的元素是E吗?因为数组元素顺序是:A B C # D E # # # F # # G。索引0是A(层序1),索引1是B(层序2),索引2是C(层序3),索引3是#(层序4,无效),索引4是D(层序5?或者可能层序结构需要重新考虑?) 或者可能顺序存储是按照完全二叉树的结构,不管有没有左右孩子,都按层序填充数组。例如,根是层序1,放在数组索引0。层序2是左孩子,索引1;层序3是右孩子,索引2。层序4是层序2的左孩子,索引3,依此类推。那么,当数组中的某个元素是#,表示该节点不存在,所以其子节点的位置可能被跳过?或者顺序存储的结构中,不管是否为空,父节点的左右孩子的位置都被保留?比如,如果父节点是#,那么它的左右孩子是否在数组中存在? 这里可能需要明确顺序存储结构的定义。通常,顺序存储结构是按完全二叉树的方式存储的,即不管节点是否为空,都按照层序填充数组的位置。例如,如果某个节点不存在,那么其对应的数组元素为#,但它的子节点的位置仍然会被保留在数组中对应的位置。因此,层序编号对应的数组索引是m-1,不管前面的节点是否存在。例如,如果父节点是#,那么它的子节点的编号可能仍存在,但对应的数组元素可能也是#,所以该子节点无效。 因此,判断m是否有效的条件是:m<=n,并且数组中第m-1个元素不等于#。 那问题的解决步骤如下: 对于每组输入: 1. 检查m是否大于0,且m<=n。否则输出data error。 2. 检查数组中的第m-1个元素是否为#。如果是,输出data error。 否则,收集路径: 从m开始,循环找到其父节点,直到到达根节点(层序编号1)。将路径上的节点的值收集起来,最后逆序输出。 例如,当m=7时: 7的父节点是3(7//2=3),3的父节点是1(3//2=1),1的父节点不存在。所以路径是7→3→1。对应的数组元素是索引6(C)、索引2(B)、索引0(A)。收集顺序是C、B、A,逆序就是CBA。 另一个例子,当m=15时: 数组元素索引14是D。父节点是7(15//2=7),父节点的元素是C。父节点7的父是3,元素是B。父节点3的父是1,元素是A。所以路径是D→C→B→A,逆序是ABCD?但样例中输出是DCBA。哦,原题中的输出样例中当m=15的时候,输出是DCBA。这说明路径的收集顺序是从根到该节点,但逆序输出。或者说,当收集路径时,是从该节点开始,逐级向上找父节点,直到根,这样收集的顺序是该节点、父节点、祖父……根。逆序之后就是根到该节点的顺序。比如,路径收集的顺序是D→C→B→A,逆序之后是A→B→C→D,输出DCBA?这似乎矛盾。或者我的思路有问题? 哦,原题中的例子,当输入层序编号15时,路径的逆序输出是DCBA。这说明路径的顺序是从根到该节点的顺序是A→B→C→D,而逆序输出为D→C→B→A。那如何得到这样的路径? 或者我的理解有误。可能父节点计算的方式不正确。例如,层序编号的父节点计算方式可能不是简单的除以2。可能要看层序的结构。比如,在完全二叉树中,父节点的编号是i//2。例如,节点i的父节点是i//2。例如,i=15,父节点是7,i=7父是3,i=3父是1。所以路径是1→3→7→15。那么,路径的顺序是根到该节点的顺序是A→B→C→D,所以逆序输出是D C B A → DCBA。这与样例的输出一致。所以,在收集路径的时候,应该是将各层节点按照从根到目标节点的顺序存储,然后逆序输出。或者,是否收集的顺序是目标节点到根的顺序,然后直接输出? 比如,当目标节点是15,那么路径是15→7→3→1,对应的元素是D→C→B→A。这样,直接按顺序输出就是DCBA,也就是样例中的结果。哦,这似乎正确。那这说明,收集的路径是从目标节点到根的顺序,而题目要求逆序输出该路径。因此,原题中的例子是当m=15时,路径是D→C→B→A,直接输出DCBA。而另一个例子m=7,路径是C→B→A,输出CBA。那这说明,收集的顺序是目标节点到根的顺序,然后直接输出即可,不需要逆序。或者题目中的“逆序输出”指的是路径顺序的反转? 题目描述中的例子,当路径是根到层序编号为15的路径为D的路径,逆序输出DCBA。这说明根到该节点的路径是A→B→C→D,逆序之后是D→C→B→A。所以,正确的做法是收集路径的顺序是根到该节点的顺序,然后逆序输出。比如,在例子中,根是A,到D的路径是A→B→C→D,逆序输出就是DCBA。所以,收集路径的时候,应该收集根到目标节点的顺序,然后逆置这个顺序,输出每个节点的值。 那如何得到根到该节点的路径? 这就需要找到该节点的所有祖先,从根到该节点的顺序。例如,对于节点m=15,其父是7,父是3,父是1。所以路径是1→3→7→15。对应的数组元素是A、B、C、D。所以,收集的顺序应该是1、3、7、15,对应的值A、B、C、D。然后逆置,得到D→C→B→A,输出DCBA。 那么,如何收集这些节点的顺序? 可以逆向收集,然后反转。例如,从目标节点开始,向上找父节点,直到根节点,将这些节点的值按顺序存入列表。例如,对于m=15,得到的列表是15→7→3→1,对应的值D、C、B、A。然后直接按这个顺序输出,即DCBA。这样是否正确? 是的。所以,收集的顺序是目标节点到根,然后直接输出即可。因为题目要求逆序输出根到该节点的路径。例如,根到该节点的路径顺序是A→B→C→D,逆序是D→C→B→A。而如果我们收集的顺序是D→C→B→A,那么直接输出即可。因此,正确的做法是从目标节点开始,不断找父节点,直到根,将这些节点的值收集起来,然后直接输出即可,不需要反转。 那这个过程可以通过循环或者递归实现。例如,对于给定的m,只要m不等于1,就找父节点m//2。例如,m=15,父是7,父是3,父是1。将这些m值存入列表,然后取对应的数组元素。 所以具体步骤: 1. 输入n和m。 2. 检查m的有效性:m是否在1到n之间,且数组[m-1]不是#。否则输出错误。 3. 如果有效,则收集路径: 初始化一个空列表。当前节点是m。 循环: - 将数组[current-1]的值加入列表。 - current = current//2 (当current是偶数和奇数的情况?比如,对于current=3,父是1;current=7,父是3) 直到current ==1,然后将根节点的值加入列表。或者,在循环中处理? 例如,对于m=7,current=7 →加入数组[6](C)→current=3 →加入数组[2](B)→current=1 →加入数组[0](A)→退出循环?或者,当current变成0时? 或者,循环的条件是current >=1: current = m path = [] while current >=1: if current >n或者数组[current-1]是#的话,说明路径有问题?或者已经在步骤2中确保? 不,步骤2已经确保m的有效性,所以在收集路径时,每个父节点必然存在吗? 比如,如果m=7是有效的,那么其父节点3是否必须存在? 比如,在数组元素中,当父节点是3时,对应的数组索引是2是否是有效的?例如,假设父节点的值为#,那么说明该路径无效? 比如,假设有一个情况,m的父节点是#,那么该路径其实不存在,即使m本身有效。但根据步骤2中,只有m对应的节点是有效的,而父节点可能无效? 例如,假设数组是A##,n=3。m=3对应的元素是第三个元素,假设是有效(非#),那么父节点是1。如果数组索引0是A,那么父节点存在。所以这种情况下路径有效。但如果父节点的元素是#,那么该路径是否有效? 比如,数组是A#B,n=3。层序编号3的节点是B,有效。父节点是1(数组索引0,A),有效。所以路径是B→A,输出BA。但是如果父节点的元素是#,比如数组是A##,那么m=3的元素是#,那么在步骤2就会被过滤。所以步骤2的检查已经确保m对应的节点有效,但父节点的有效性是否需要检查? 例如,假设有一个数组元素为A##B。n=4,层序编号4的节点是B。m=4是有效的。但父节点是2,层序编号2对应的数组元素是#。所以父节点无效。此时,虽然m本身有效,但路径上的父节点无效。这时如何处理? 这种情况下,路径是否存在?比如,根据顺序存储的规则,层序编号为2的节点是存在的(数组元素是#),但该节点本身为空。所以该路径实际上是无效的。因此,当m的有效性检查通过,但路径上某个父节点是#,这时候应该视为无效吗? 这可能导致错误。例如,在样例输入中,如果有一个情况,m的父节点是#,那么即使m本身有效,路径不存在,应该输出错误吗? 这似乎是一个问题。例如,假设数组是A##D,n=4。层序编号4对应的元素是D,非#,所以m=4有效。父节点是2,对应的元素是#。此时,路径是D的父节点是2(无效),所以该路径不存在。因此,这种情况下应该输出错误吗? 原题中的问题描述中,可能隐含了父节点的有效性。也就是说,当路径上存在某个父节点是#时,该路径无效。因此,在算法中,除了检查m的有效性之外,还需要检查路径上的所有父节点是否有效(即不为#)。 这样,步骤应该是: 在收集路径时,除了m有效之外,每个父节点也必须有效。否则,虽然m有效,但路径上的某个节点是无效的,整个路径无效,应输出data error。 例如,假设数组是A##D,n=4,m=4。虽然m对应的元素是D,有效,但父节点2对应的元素是#,无效,所以路径不存在,应输出错误。 这似乎合理。那么,如何修改步骤? 需要: 步骤2不仅要检查m是否有效,还要检查路径上的所有父节点是否有效。 这可能比较复杂,因为路径可能较长,但必须确保每个父节点都存在。 例如,对于给定的m,在收集路径的时候,必须依次检查每个父节点的有效性。如果其中任何一个父节点无效(即对应的数组元素是#),则整个路径无效,输出错误。 例如,在之前的例子中,当m=4的父节点是2,其元素是#,那么即使m有效,整个路径无效。 因此,算法步骤需要调整为: 1. 输入n和m,数组。 2. 检查m是否在1到n的范围内。否则错误。 3. 检查数组[m-1]是否是#。如果是,错误。 4. 初始化current为m。路径列表。 5. 循环: a. current的父节点是parent = current // 2 (当current为偶数时,父节点是current/2;当current为奇数时,父节点是current//2?例如,current=3的父节点是1,3//2=1;current=2的父节点是1;current=4的父节点是2,4//2=2;current=5的父节点是2,5//2=2。是的,不管current是左孩子还是右孩子,父节点的层序编号是current//2。例如,层序编号i的父节点是i//2,无论i是左还是右。) b. 将current的值对应的数组元素加入路径列表。 c. current = parent. d. 重复直到current ==0? e. 每次循环需要检查current是否有效:即current必须>=1,并且数组[current-1]不是#。 6. 当current变为0时,或者循环结束后,是否到达根节点? 例如,当current=1时,父节点是0,此时循环终止。而根节点的父节点不存在,所以需要将根节点的值加入列表? 或者,在循环中处理: 例如,循环条件是current >=1: path = [] current = m while current >=1: if current >n or array[current-1] == '#': return error. path.append(array[current-1]) if current ==1: break. current = current //2 这样,当current=1时,处理完后跳出循环。 例如,对于m=7: current=7 →有效,加入C →current=3. current=3 →有效,加入B →current=1. current=1 →有效,加入A →退出循环。 路径列表是[C, B, A]。输出时直接顺序输出,得到CBA,与样例一致。 另一个例子,当m=15: current=15 →有效,加入D →current=7. current=7 →有效,加入C →current=3. current=3 →有效,加入B →current=1. current=1 →有效,加入A →退出循环. 路径列表是[D, C, B, A] →输出DCBA,与样例一致。 那如果在路径收集过程中,发现某个current对应的元素是#,那么整个路径无效。例如,假设m=4,父节点是2,如果array[1]是#,那么在处理current=2时,发现array[1]是#,此时应输出错误。 因此,步骤5的循环中,每次处理current时,都需要检查current的有效性。 所以,修改后的步骤: 对于每组输入: 1. 输入n和m,数组elements。 2. 检查m是否在1..n。否则输出错误。 3. 检查elements[m-1]是否是#。如果是,错误。 4. 初始化current = m,path = [elements[m-1]]. 5. current = m //2. 6. 循环,直到current ==0: a. 检查current是否在1..n的范围内。如果不在,说明路径无效,输出错误。 b. 检查elements[current-1]是否是#。如果是,输出错误。 c. 将elements[current-1]加入path列表。 d. current = current //2. 7. 当循环结束后,path中的元素顺序是m的元素,父元素,祖父元素…根元素。所以输出path中的元素连接起来即可。 例如,m=7: current=7 →加入C. current=3 →检查有效,加入B. current=1 →检查有效,加入A. current=0 →循环结束. path是 [C, B, A]. 输出CBA。 那问题转化为,如何循环处理current的父节点,直到根节点。同时,每次处理父节点时检查是否有效。 例如,在循环中,current的初始值是m//2。那可能需要调整循环的方式。 或者,将循环的条件设置为current >=1: 例如: current = m path = [] while True: if current <1 or current >n or elements[current-1] == '#': # 无效,输出错误 print("data error") break path.append(elements[current-1]) if current ==1: break current = current //2 这样,每次循环处理current,并检查其有效性。例如: 当m=7时: current=7 →有效,加入C. current=3 →有效,加入B. current=1 →有效,加入A →退出循环. path是 [C, B, A]. 当m=15时: current=15 →有效,加入D. current=7 →有效,加入C. current=3 →有效,加入B. current=1 →有效,加入A →退出循环. path是 [D, C, B, A]. 当有一个父节点无效时,比如current=2的元素是#: 假设m=4,elements[3]是有效(非#),但父节点是2,elements[1]是#。那么: current=4 →有效,加入元素。 current=2 →检查elements[1]是# →无效,输出错误。 因此,这种情况下,虽然m有效,但路径中存在无效父节点,输出错误。 这样,处理过程是正确的。 所以,算法的大致思路是: 对于每个测试用例: - 检查m的有效性(1<=m<=n,并且对应的元素不是#)。 - 然后,从m开始,不断取父节点,直到根节点。每个父节点必须存在(元素不是#)。 - 收集路径上的所有元素,按顺序是从m到根的顺序,直接输出即可。 因此,代码的大致步骤如下: 读取n和m,然后读取数组元素列表。例如,输入的数组是类似"A#B###C#######D",需要将其拆分为字符列表。注意,输入的每个元素可能是一个单独的字符,例如,输入的字符串可能有n个字符,每个字符代表一个元素。 然后,处理: if m <1 or m >n: print("data error") elif elements[m-1] == '#': print("data error") else: path = [] current = m valid = True while True: if current <1 or current >n: valid = False break if elements[current-1] == '#': valid = False break path.append(elements[current-1]) if current ==1: break current = current //2 if valid: print(''.join(path)) else: print("data error") 例如,第一个样例中的输入: n=15,m=7. elements数组的索引0到14的元素是: 0: A 1: # 2: B 3: # 4: # 5: # 6: C 7: # 8: # 9: # 10: # 11: # 12: # 13: # 14: D 当处理m=7时: current=7 →索引6,元素C,有效。加入path → [C] current=7//2=3. 检查current=3 →索引2,元素B,有效 →加入path → [C, B] current=3//2=1 →索引0,元素A,有效 →加入path → [C,B,A]. current=1,循环结束。输出CBA。 对于第二个输入样例: 13 5 ABC#DE###F##G 数组元素是: 索引0:A,1:B,2:C,3:#,4:D,5:E,6:#,7:#,8:#,9:F,10:#,11:#,12:G. m=5 →current=5 →索引4,元素D。有效,加入path → [D]. current=5//2=2 →索引1,元素B?或者索引是2的元素是C? 哦,current=5//2=2(因为5//2在整数除法中是2)。所以current=2 →索引1的元素是B?或者索引是2的元素? 等一下,数组索引是0-based,层序编号是1-based。所以,current是层序编号。比如current=5对应的数组索引是4。current=2对应的数组索引是1。是的。所以,对于current=5: current=5 →索引4,元素D,有效。加入path →D. current=5//2=2 →层序2对应的索引1,元素B。有效 →加入path →D,B. current=2//2=1 →索引0,元素A →加入path →D,B,A. current=1,循环结束。输出DBA?但样例的输出是DBA? 样例中的第二个输入对应的输出是DBA。那输入是: n=13,m=5。数组元素是ABC#DE###F##G。拆分成数组的话: 索引0: A 1: B 2: C 3: # 4: D 5: E 6: # 7: # 8: # 9: F 10: # 11: # 12: G. 层序编号5对应的索引4的元素是D。父节点是5//2=2 →层序编号2对应的索引1的元素是B。父节点是2//2=1 →A。所以路径是D,B,A →输出DBA,与样例一致。 所以,代码逻辑正确。 现在需要考虑输入的处理。输入的数组是作为第二行的输入字符串。例如,输入样例中的第二行是"ABC#DE###F##G"。这需要拆分成字符数组。每个字符代表一个元素。例如,对于n=13,输入字符串的长度应该是13。所以,要确保输入的字符串长度等于n。否则可能有问题。例如,如果有空格或其他分隔符?根据题目描述的输入格式,第二行为数组各元素,所以应该是连续的字符,每个字符代表一个元素,没有分隔符。例如,样例中的第一个输入中的数组元素为"A#B###C#######D",长度是15。 因此,在处理输入时,应该将第二行的输入字符串按每个字符拆分,得到一个列表。例如,s = input().strip() elements = list(s) 然后检查len(elements)是否等于n。如果输入的字符串长度不等于n,可能需要视为错误?题目中可能假设输入是合法的。所以代码中可能不需要处理这种情况,直接取前n个字符或者填充? 但题目描述中说明,输入有多组数据,每组数据的两行分别是n和m,以及数组各元素。所以,可以认为输入的数组元素个数等于n。例如,第一组输入n=15,第二行的字符串长度必须为15。 在代码中,需要将输入的字符串转换为列表,并确保其长度为n。否则,如何处理?比如,用户输入的字符串长度大于n,如何处理?或者题目保证输入正确? 根据题目描述,输入的数据可能是正确的。所以,代码中假设输入的数组元素的字符串长度等于n。因此,处理时可以直接将字符串转为列表。 所以,代码的大致结构: 处理多组输入: 在Python中,可以用循环读取输入。例如,使用sys.stdin读取所有行,然后逐组处理。 但题目中的输入可能包含多组测试数据。每组数据包括两行: 第一行是n和m。 第二行是数组元素。 所以,代码可能需要循环读取这两行,直到没有输入。 例如,在Python中: import sys for line in sys.stdin: line1 = line.strip() if not line1: continue n, m = map(int, line1.split()) elements = list(sys.stdin.readline().strip()) # process... 这样处理可能会遇到问题,比如输入的行数是否为偶数? 或者,将输入的所有行按顺序处理,每组数据两行。例如,读取所有行到一个列表中,然后每次取两行处理。 在代码中,可以这样处理: import sys lines = [line.strip() for line in sys.stdin if line.strip()] idx =0 while idx < len(lines): line1 = lines[idx] idx +=1 n, m = map(int, line1.split()) if idx >= len(lines): elements = [] else: elements_str = lines[idx] idx +=1 elements = list(elements_str) # process... 然后处理每组数据。 现在,代码的整体结构大致清晰。 综上,算法步骤如下: 对于每组输入: 1. 检查m的有效性:是否在1..n,且对应的元素不是#。 2. 如果无效,输出data error. 3. 否则,从m开始,依次找父节点,直到根节点,同时检查每个父节点是否有效。 4. 如果路径中的所有节点有效,收集其值,输出路径顺序的连接字符串。 5. 否则,输出data error. 现在,编写Python代码: 例如: 在Python中: import sys def main(): lines = [line.strip() for line in sys.stdin if line.strip()] idx = 0 while idx < len(lines): # 读取n和m line1 = lines[idx] idx +=1 n, m = map(int, line1.split()) # 读取数组元素 if idx >= len(lines): elements = [] else: elements_str = lines[idx] idx +=1 elements = list(elements_str) # 检查数组长度是否为n if len(elements) != n: print("data error") continue # 检查m的有效性 if m <1 or m >n: print("data error") continue if elements[m-1] == '#': print("data error") continue # 收集路径 path = [] current = m valid = True while True: if current <1 or current >n: valid = False break if elements[current-1] == '#': valid = False break path.append(elements[current-1]) if current ==1: break current = current //2 if valid: print(''.join(path)) else: print("data error") 这样处理应该可以解决问题。 现在测试样例: 第一个输入样例: 15 7 A#B###C#######D →转换为列表后长度是15。处理m=7: elements[6]是C。有效。收集路径: current=7 →加入C →current=3. current=3 →elements[2]是B →加入 →current=1. current=1 →elements[0]是A →加入 →退出循环。path是 ['C','B','A'] →输出CBA. 第二个输入样例: 13 5 ABC#DE###F##G →elements的长度是13。m=5 →elements[4]是D。有效。路径: current=5 →D →current=2. current=2 →elements[1]是B →current=1 →elements[0]是A →path ['D','B','A'] →输出DBA. 其他情况,比如父节点无效的情况: 例如,n=4,m=4,数组是A##D。检查: m=4<=4,elements[3]是D。有效。收集路径: current=4 →D →current=2. elements[1]是# →无效 →输出data error. 所以,此时输出错误。 综上,代码应该正确。</think>要解决这个问题,我们需要逆序输出从根节点到指定层序编号节点的路径。以下是详细的解决方案: ### 方法思路 1. **输入处理**:读取节点个数 `n` 和目标层序编号 `m`,以及二叉树的顺序存储数组。 2. **有效性检查**:确保 `m` 在有效范围内且对应节点不为空(即不是 `#`)。 3. **路径收集**:从目标节点开始,逐级向上查找父节点,直到根节点,并检查路径上的每个节点是否有效。 4. **结果输出**:若路径有效,逆序输出路径上的节点值;否则输出错误信息。 ### 解决代码 ```python import sys def main(): lines = [line.strip() for line in sys.stdin if line.strip()] idx = 0 while idx < len(lines): # 读取n和m line1 = lines[idx] idx += 1 n, m = map(int, line1.split()) # 读取数组元素 if idx >= len(lines): elements = [] else: elements_str = lines[idx] idx += 1 elements = list(elements_str) # 检查数组长度是否正确 if len(elements) != n: print("data error") continue # 检查m的合法性 if m < 1 or m > n: print("data error") continue if elements[m-1] == '#': print("data error") continue # 收集路径 path = [] current = m valid = True while True: if current < 1 or current > n: valid = False break if elements[current-1] == '#': valid = False break path.append(elements[current-1]) if current == 1: break current = current // 2 if valid: print(''.join(path)) else: print("data error") if __name__ == "__main__": main() ``` ### 代码解释 1. **输入处理**:使用 `sys.stdin` 读取所有输入行,并逐行处理。每组输入包括节点个数 `n` 和层序编号 `m`,以及二叉树的顺序存储数组。 2. **有效性检查**:检查 `m` 是否在合法范围内,并确保对应节点不为空。 3. **路径收集**:从目标节点开始,逐级向上查找父节点,同时检查每个父节点的有效性。有效节点值被收集到路径列表中。 4. **结果输出**:若路径有效,直接输出收集的路径(已逆序);否则输出错误信息。 该方法确保在每一步都验证节点有效性,保证了路径的正确性,从而正确逆序输出根到目标节点的路径。
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静态链表示意图:2.2 顺序表与链表的比较存储密度比较:顺序表:只存储数据元素、预分配存储空间链表:指针的结构性开销、链表中的元素个数没有限制按位查找:顺序表:O(1),随机存取链表:O(n),顺序存取插入和删除:顺序表:O(n),平均移动表长一半的元素链表:不用移动元素,合适位置的指针——O(1)时间复杂度:顺序表:若线性表频繁查找却很少进行插入和删除操作链表:若线性表需频繁插入和删除时空间复杂度:顺序表:知道线性表的大致长度,空间效率会更高链表:若线性表中元素个数变化较大或者未知2.3 栈        定义:限定仅在一端(栈顶)进行插入和删除操作的线性表,后进先出。栈示意图:        时间复杂度(插入与删除):顺序栈与链栈均为O(1)        空间复杂度:链栈多一个指针域,结构性开销较大,使用过程中元素个数变化较大时,用链栈;反之顺序栈。        出栈元素不同排列的个数:   (卡特兰数)        共享栈: 两个栈共享一片内存空间, 两个栈从两边往中间增长。卡特兰数的应用:存储结构:顺序栈初始化:top=-1链栈初始化:top=NULL栈的应用:        1) 括号匹配        2) 递归        3) 中缀表达式 转 后缀表达式        4) 中缀表达式:设两个栈(数据栈和运算符栈),根据运算符栈的优先级进行运算。2.4 队列        定义: 只允许在一端插入, 在另一端删除。具有先进先出的特点。队列示意图:        时间复杂度:均为O(1)        空间复杂度:链队列多一个指针域,结构性开销较大;循环队列存在浪费空间和溢出问题。使用过程中元素个数变化较大时,用链队列;反之循环队列。        双端队列: 只允许从两端插入、两端删除的线性表。双端队列示意图: 存储结构:        链队列:队头指针指向队头元素的前一个位置,队尾指针指向队尾元素,先进先出。        循环队列:                1)队空:front=rear                2)队满:(rear+1)%QueueSize=front                3)队列元素个数:(队尾-队头+队长)%队长==(rear-front+QueueSize)%QueueSize队列的应用:        1) 树的层次遍历        2) 图的广度优先遍历2.4 数组与特殊矩阵一维数组的存储结构:二维数组的存储结构: 对称矩阵的压缩(行优先):下三角矩阵的压缩(行优先):  上三角(行优先):三对角矩阵的压缩(行优先):稀疏矩阵压缩:十字链表法压缩稀疏矩阵:2.5 串        串,即字符串(String)是由零个或多个字符组成的有限序列。串是一种特殊的线性表,数据元素之间呈线性关系。字符串模式匹配:        1)朴素模式匹配算法        2)KMP算法手算KMP的next数组示意图:求next[2] :求next[3]: 求next[4]: 求next[5]: C语言求KMP的next数组代码示例:void Createnext(char *sub, int *next){ assert(sub != NULL && next != NULL); int j = 2; //模式串的next指针 int k = 0; //next数组的回溯值,初始化为next[1]=0 int lenSub = strlen(sub); assert(lenSub != 0); next[0] = -1; next[1] = 0; while (j < lenSub){ if (sub[j-1] == sub[k]){ next[j] = ++k; j++; } else{ k = next[k]; if (k == -1){ k = 0; next[j] = k; j++; } } }}求nextValue:void nextValue(char *sub, int *next) { int lenSub = strlen(sub); for(int j=2;j<lensub; j++){ if(sub[j]==sub[next[j]]) next[j]=next[next[j]] }}备注:         1) 实现next有多种不同方式, 对应不同的next数组使用        2) 根据实现方式不同, next数组整体+1不影响KMP算法。第三章 树和二叉树3.1 树和森林        定义(树):n(n≥0)个结点(数据元素)的有限集合,当 n=0 时,称为空树。3.1.1 树的基本术语        结点的度:结点所拥有的子树的个数。        叶子结点:度为 0 的结点,也称为终端结点。        分支结点:度不为 0 的结点,也称为非终端结点。        孩子:树中某结点子树的根结点称为这个结点的孩子结点。        双亲:这个结点称为它孩子结点的双亲结点。        兄弟:具有同一个双亲的孩子结点互称为兄弟。        路径:结点序列 n1, n2, …, nk 称为一条由 n1 至 nk 的路径,当且仅当满足结点 ni 是 ni+1 的双亲(1<=i<k)的关系。        路径长度:路径上经过的边的个数。        祖先、子孙:如果有一条路径从结点 x 到结点 y,则 x 称为 y 的祖先,而 y 称为 x 的子孙。        结点所在层数:根结点的层数为 1;对其余结点,若某结点在第 k 层,则其孩子结点在第 k+1 层。        树的深度(高度):树中所有结点的最大层数。        树的宽度:树中每一层结点个数的最大值。        树的度:树中各结点度的最大值。        树的路径长度:  从根到每个结点的路径长度总和        备注: 在线性结构中,逻辑关系表现为前驱——后继,一对一; 在树结构中,逻辑关系表现为双亲——孩子,一对多。        森林: 森林是m(m≥0)棵互不相交的树的集合, m可为0, 即空森林。3.1.2 树的性质        结点数=总度数+1        度为m的树第 i 层至多有 个结点(i≥1)        高度为h的m叉树至多有 个结点        具有n个结点的m叉树的最小高度为 最小高度推理过程图:3.1.3 树与森林的遍历树的遍历:先根遍历(先根后子树)后根遍历(先子树后根)层序遍历森林的遍历:前序遍历(先根, 后子树)中序遍历(先子树后根, 其实就是后序遍历树)区别与联系:         1) 树的前序遍历等价于其树转化二叉树的前序遍历!        2) 树的后序遍历等价于其树转化二叉树的中序遍历!3.1.4 树的存储结构双亲表示法图:孩子表示法图:孩子兄弟表示法图(树/森林转化为二叉树):3.1.5 树转二叉树在树转为二叉树后, 有以下结论:        1) 树的叶子结点数量 = 二叉树左空指针数量(形象理解为树越宽, 兄弟越多, 越是向右长)        2) 树的非叶子结点数量 = 二叉树右空指针-1(非叶子必有儿子, 右指针由儿子提供, -1是根节点多了一个右空指针)3.2 二叉树3.2.1 二叉树的性质斜树:左斜树:所有结点都只有左子树的二叉树右斜树:所有结点都只有右子树的二叉树        满二叉树:所有分支结点都存在左子树和右子树,且所有叶子都在同一层上的二叉树        完全二叉树:在满二叉树中,从最后一个结点开始,连续去掉任意个结点得到的二叉树完全二叉树特点:叶子结点只能出现在最下两层且最下层的叶子结点都集中在二叉树的左面完全二叉树中如果有度为 1 的结点,只可能有一个,且该结点只有左孩子深度为 k 的完全二叉树在 k-1 层上一定是满二叉树在同样结点个数的二叉树中,完全二叉树的深度最小        性质:在二叉树中,如果叶子结点数为 n0,度为 2 的结点数为 n2,则有: n0=n2+1证明: 设 n 为二叉树的结点总数,n1 为二叉树中度为 1 的结点数,则有: n=n0+n1+n2        在二叉树中,除了根结点外,其余结点都有唯一的一个分枝进入,一个度为 1 的结点射出一个分枝,一个度为 2 的结点射出两个分枝,所以有:n=n1+2n2+1        性质:二叉树的第 i 层上最多有个结点(i≥1)        性质:一棵深度为 k 的二叉树中,最多有 个结点        性质:具有 n 个结点的完全二叉树的深度为 向下取整+1 (或向上取整)证明:设具有 n 个结点的完全二叉树的深度为 k,则:≤n  <对不等式取对数,有:k-1 ≤ <k即:<k ≤ +1由于 k 是整数,故必有k= +1         性质:对一棵具有 n 个结点的完全二叉树中从 1 开始按层序编号,对于任意的序号为 i(1≤i≤n)的结点(简称结点 i),有:如果 i>1,则结点 i 的双亲结点的序号为 i/2,否则结点 i 无双亲结点如果 2i≤n,则结点 i 的左孩子的序号为 2i,否则结点 i 无左孩子如果 2i+1≤n,则结点 i 的右孩子的序号为2i+1,否则结点 i 无右孩子        性质:若已知一棵二叉树的前序序列和中序序列,或者中序序列和后序序列,能唯一确定一颗二叉树。 3.2.2 二叉树的遍历        从根结点出发,按照某种次序访问树中所有结点,并且每个结点仅被访问一次。前序遍历(深度优先遍历)中序遍历后序遍历层序遍历(广度优先遍历)3.2.3 二叉树的存储链式存储图:顺序存储图:3.2.4 线索二叉树        利用二叉树中n+1个空指针, 将指针指向结点的前驱和后继。线索二叉树是加上线索的链表结构,  是一种物理结构存储结构:示例图:三种线索化的对比图: 各自特点:3.3 哈夫曼树和哈夫曼编码        带权路径长度(WPL):从根结点到各个叶子结点的路径长度与相应叶子结点权值的乘积之和        最优二叉树(哈夫曼树):给定一组具有确定权值的叶子结点,带权路径长度最小的二叉树特点:权值越大的叶子结点越靠近根结点只有度为 0 和度为 2 的结点,不存在度为 1 的结点构造过程中共新建了n-1个结点, 因此总结点数为2n-1        前缀编码:在一组编码中,任一编码都不是其它任何编码的前缀, 前缀编码保证了在解码时不会有多种可能。         度为m的哈夫曼树: 通过只有度为m和度为0求解非叶子结点 3.4 并查集        存储结构: 双亲表示法        实现功能: 并查(并两个集合, 查根结点)        优化: 小树并到大树, "高树变矮树"(压缩路径)第四章 图        定义:顶点集V和边集E组成,记为G = (V, E)        注意:线性表可以是空表,树可以是空树,但图不可以是空,即V一定是非空集, 边集E可以为空        子图:若图G=(V, E),G'=(V', E'),如果V' 属于 V 且E' 属于E,则称图G'是G的子图4.1 图的基本概念图的分类:        无向边:表示为(vi,vj),顶点vi和vj之间的边没有方向        有向边(弧):表示为<vi,vj>,从vi 到vj 的边有方向, vi为弧尾, vj为弧头        稠密图:边数很多的图        稀疏图:边数很少的图        无向完全图:无向图中,任意两个顶点之间都存在边        有向完全图:有向图中,任意两个顶点之间都存在方向相反的两条弧度、入度和出度:        顶点的度:在无向图中,顶点 v 的度是指依附于该顶点的边数,通常记为TD (v)        顶点的入度:在有向图中,顶点 v 的入度是指以该顶点为弧头的弧的数目,记为ID (v);        顶点的出度:在有向图中,顶点 v 的出度是指以该顶点为弧尾的弧的数目,记为OD (v);        握手定理: 路径:         回路(环):第一个顶点和最后一个顶点相同的路径        简单路径:序列中顶点不重复出现的路径        简单回路(简单环):除第一个和最后一个顶点外,其余顶点不重复出现的回路。        路径长度:非带权图——路径上边的个数        路径长度:带权图——路径上边的权值之和         极大连通子图: 连通的情况下, 包含尽可能多的边和顶点, 也称连通分量        极小连通子图: 删除该子图中任何一条b边, 子图不再连通, 如生成树无向连通图:        连通顶点:在无向图中,如果顶点vi和顶点vj(i≠j)之间有路径,则称顶点vi和vj是连通的        连通图:在无向图中,如果任意两个顶点都是连通的,则称该无向图是连通图        连通分量:非连通图的极大连通子图、连通分量是对无向图的一种划分连通分量示意图:有向强连通图、强连通分量:        强连通顶点:在有向图中,如果从顶点vi到顶点vj和从顶点vj到顶点vi均有路径,则称顶点vi和vj是强连通的        强连通图:在有向图中,如果任意两个顶点都是强连通的,则称该有向图是强连通图        强连通分量:非强连通图的极大连通子图强连通分量示意图: 子图与生成子图:常考点无向图:        所有顶点的度之和=2|E|        若G是连通图,则最少有 n-1 条边(树),若 |E|>n-1,则一定有回路        若G是非连通图,则最多可能有 条边 (n-1个完全图+1个孤点)        无向完全图共有条边有向图:        所有顶点的出度之和=入度之和=|E|        所有顶点的度之和=2|E|        若G是强连通图,则最少有 n 条边(形成回路)        有向完全图共有条边图的遍历:从图中某一顶点出发访问图中所有顶,并且每个结点仅被访问一次。深度优先遍历序列(dfs)广度优先遍历序列(bfs)    备注:  调⽤BFS/DFS函数的次数 = 连通分量数4.2 图的存储结构 邻接矩阵:一维数组:存储图中顶点的信息二维数组(邻接矩阵):存储图中各顶点之间的邻接关系特点:一个图能唯一确定一个邻接矩阵,存储稀疏图时,浪费空间。空间复杂度为: O()。示意图:性质 (行*列) :邻接表:顶点表:所有边表的头指针和存储顶点信息的一维数组边表(邻接表):顶点 v 的所有邻接点链成的单链表示意图:特点:空间复杂度为:O(n+e), 适合存储稀疏图。两者区别:十字链表法图:备注:         1) 十字链表只用于存储有向图        2) 顺着绿色线路找: 找到指定顶点的所有出边        3) 顺着橙色线路找: 找到指定顶点的所有入边        4) 空间复杂度:O(|V|+|E|)邻接多重表图:备注:        1) 邻接多重表只适用于存储无向图        2) 空间复杂度:O(|V|+|E|)四者区别: 4.3 最小生成树        生成树:连通图的生成树是包含全部顶点的一个极小连通子图, 可用DFS和BFS生成。        生成树的代价:在无向连通网中,生成树上各边的权值之和        最小生成树:在无向连通网中,代价最小的生成树        性质: 各边权值互不相等时, 最小生成树是唯一的。边数为顶点数-1生成森林示意图:4.3.1 Prim算法        从某⼀个顶点开始构建⽣成树;每次将代价最⼩的新顶点纳⼊⽣成树,直到所有顶点都纳⼊为⽌。基于贪心算法的策略。        时间复杂度:O(|V|2) 适合⽤于边稠密图。4.3.2 Kruskal 算法(克鲁斯卡尔)        每次选择⼀条权值最⼩的边,使这条边的两头连通(原本已经连通的就不选), 直到所有结点都连通。基于贪心算法的策略。        时间复杂度:O( |E|log2|E| ) 适合⽤于边稀疏图。4.4 最短路径        非带权图: 边数最少的路径(广度优先遍历)        带权图: 边上的权值之和最少的路径4.4.1 Dijkstra算法        时间复杂度:O(n2)        备注: Dijkstra 算法不适⽤于有负权值的带权图4.4.2 Floyd算法核心代码:        时间复杂度:O(n3)        备注: 可以⽤于负权值带权图, 不能解决带有“负权回路”的图三者区别:4.5 有向⽆环图(DAG)描述表达式 (简化前) :描述表达式 (简化后) :4.6 拓扑排序        AOV⽹(Activity On Vertex NetWork,⽤顶点表示活动的⽹): ⽤DAG图(有向⽆环图)表示⼀个⼯程。顶点表示活动,有向边表示活动Vi必须先于活动Vj进⾏如图:拓扑排序的实现:        ① 从AOV⽹中选择⼀个没有前驱(⼊度为0)的顶点并输出。        ② 从⽹中删除该顶点和所有以它为起点的有向边。        ③ 重复①和②直到当前的AOV⽹为空或当前⽹中不存在⽆前驱的顶点为⽌。逆拓扑排序(可用DFS算法实现):        ① 从AOV⽹中选择⼀个没有后继(出度为0)的顶点并输出。        ② 从⽹中删除该顶点和所有以它为终点的有向边。        ③ 重复①和②直到当前的AOV⽹为空备注: 上三角(对角线为0)矩阵, 必不存在环, 拓扑序列必存在, 但拓扑不唯一。(拓扑唯一, 图不唯一)4.7 关键路径        在带权有向图中,以顶点表示事件,以有向边表示活动,以边上的权值表示完成该活动的开销(如完成活动所需的时间),称之为⽤边表示活动的⽹络,简称AOE⽹示意图:        关键活动: 从源点到汇点的有向路径可能有多条,所有路径中,具有最⼤路径⻓度的路径称为 关键路径,⽽把关键路径上的活动称为关键活动。        事件vk的最早发⽣时间: 决定了所有从vk开始的活动能够开⼯的最早时间。        活动ai的最早开始时间: 指该活动弧的起点所表⽰的事件的最早发⽣时间。        事件vk的最迟发⽣时间: 它是指在不推迟整个⼯程完成的前提下,该事件最迟必须发⽣的时间。        活动ai的最迟开始时间: 它是指该活动弧的终点所表示事件的最迟发⽣时间与该活动所需时间之差。        活动ai的时间余量:表⽰在不增加完成整个⼯程所需总时间的情况下,活动ai可以拖延的时间。d(k)=0的活动就是关键活动, 由关键活动可得关键路径。示例图:第五章 查找        静态查找 :不涉及插入和删除操作的查找        动态查找 :涉及插入和删除操作的查找        查找⻓度: 在查找运算中,需要对⽐关键字的次数称为查找⻓度        平均查找长度:衡量查找算法的效率公式:5.1 顺序查找(线性查找):        顺序查找适合于存储结构为顺序存储或链接存储的线性表。  基本思想:从数据结构线形表的一端开始,顺序扫描,依次将扫描到的结点关键字与给定值k相比较,若相等则表示查找成功;若扫描结束仍没有找到关键字等于k的结点,表示查找失败。        时间复杂度: O(n)。有序顺序查找的ASL图:        无序查找失败时的平均查找长度:  n+1次 (带哨兵的情况)5. 2 折半查找:        元素必须是有序的,顺序存储结构。判定树是一颗平衡二叉树, 树高 (由n=-1得来)。        基本思想:用给定值k先与中间结点的关键字比较,中间结点把线形表分成两个子表,若相等则查找成功;若不相等,再根据k与该中间结点关键字的比较结果确定下一步查找哪个子表。        公式:mid=(low+high)/2, 即mid=low+1/2*(high-low);           1)相等,mid位置的元素即为所求           2)>,low=mid+1;                3)<,high=mid-1。        时间复杂度: 二叉判定树的构造:         备注:对于静态查找表,一次排序后不再变化,折半查找能得到不错的效率。但对于需要频繁执行插入或删除操作的数据集来说,不建议使用。失败结点的ASL不是方形结点, 而是其父节点。5.3 分块查找        分块查找,⼜称索引顺序查找。        基本思想:将查找表分为若干子块, 块内的元素可以无序, 块间的元素是有序的, 即前一个快的最大元素小于后一个块的最大元素。再建立索引表, 索引表中的每个元素含有各块的最大关键字和第一个元素的地址。索引表按关键字有序排列。示意图:备注:         1) 设索引查找和块内查找的平均查找⻓度分别为LI、LS,则分块查找的平均查找⻓度为ASL=LI + LS        2) 将长度为n的查找表均匀分为b块, 每块s个记录, 在等概率情况下, 若在块内和索引表中均采用顺序查找, 则平均查找长度为:5.4 二叉排序树        又称二叉查找树(BST,Binary Search Tree), 是具有如下性质的二叉树:左子树结点值 < 根结点值 < 右子树结点值        二叉排序树的插入:  新插入的结点 一定是叶子。二叉排序树的删除        1) 情况一, 删除叶结点, 直接删除        2) 情况二, 待删除结点只有一颗子树, 让子树代替待删除结点        3) 情况三, 待删除结点有左, 右子树, 则令待删除的直接前驱(或直接后继(中序遍历))代替待删除结点。示意图: (30为直接前驱, 60为直接后继)平均查找效率: 主要取决于树的高度。时间复杂度: 5.5 平衡二叉树        简称平衡树(AVL树), 树上任一结点的左子树和右子树的 高度之差不超过1。 结点的平衡因子=左子树高-右子树高。平衡二叉树的插: LL型:RR型:RL型:LR型:        平衡二叉树的删除: 同上考点:        假设以表示深度为h的平衡树中含有的最少结点数。 则有 = 0, = 1, = 2,并且有=  +          时间复杂度: 5.6 红黑树        与AVL树相比, 插入/删除 很多时候不会破坏“红黑”特性,无需频繁调整树的形态。因为AVL是高度差严格要求不超过1, 红黑树高度差不超过2倍, 较为宽泛。定义:        ①每个结点或是红色,或是黑色的        ②根节点是黑色的        ③叶结点(外部结点、NULL结点、失败结点)均是黑色的        ④不存在两个相邻的红结点(即红结点的父节点和孩子结点均是黑色)        ⑤对每个结点,从该节点到任一叶结点的简单路径上,所含黑结点的数目相同        口诀: 左根右,根叶黑 不红红,黑路同示例图:性质:        性质1:从根节点到叶结点的最长路径不大于最短路径的2倍 (红结点只能穿插 在各个黑结点中间)        性质2:有n个内部节点的红黑树高度          结论: 若根节点黑高为h,内部结点数(关键字)最多有 , 最少有示例图:红黑树的插入操作:红黑树的插入示例图:         红黑树的删除: 和“二叉排序树的删除”一样! 具体还是算了吧, 放过自己。。。        时间复杂度: 5.7 B树        B树,⼜称多路平衡查找树,B树中所被允许的孩⼦个数的最⼤值称为B树的阶,通常⽤m表示。 m阶B树的特性:        1)树中每个结点⾄多有m棵⼦树,即⾄多含有m-1个关键字。        2)若根结点不是终端结点,则⾄少有两棵⼦树。        3)除根结点外的所有⾮叶结点⾄少有 棵⼦树,即⾄少含有个关键字。         4) 所有的叶结点都出现在同⼀层次上,并且不带信息, ( 指向这些结点的指针为空 ) 。        5) 最小高度:    (n为关键字, 注意区分结点)        6) 最大高度:         7) 所有⼦树⾼度要相同        8) 叶结点对应查找失败的情况, 即n个关键字有n+1个叶子结点示例图: B树的插入(5阶为例):B树的删除:        1) 若被删除关键字在终端节点,则直接删除该关键字 (要注意节点关键字个数是否低于下限 ⌈m/2⌉ − 1)        2) 若被删除关键字在⾮终端节点,则⽤直接前驱或直接后继来替代被删除的关键字 删除77:删除38:删除90:        3) 若被删除关键字所在结点删除前的关键字个数低于下限,且此时与该结点相邻的左、右兄弟结 点的关键字个数均=⌈m/2⌉ − 1,则将关键字删除后与左(或右)兄弟结点及双亲结点中的关键字进⾏合并 删除49: 5.8 B+树⼀棵m阶的B+树需满⾜下列条件        1)每个分⽀结点最多有m棵⼦树(孩⼦结点)。        2)⾮叶根结点⾄少有两棵⼦树,其他每个分⽀结点⾄少有 ⌈m/2⌉ 棵⼦树。        3)结点的⼦树个数与关键字个数相等。        4)所有叶结点包含全部关键字及指向相应记录的指针,叶结点中将关键字按⼤⼩顺序排列,并且相邻叶结点按⼤⼩顺序相互链接起来        5)所有分⽀结点中仅包含它的各个⼦结点中关键字的最⼤值及指向其⼦结点的指针。所有⾮叶结点仅起索引作⽤,        6) 所有⼦树⾼度要相同B+树示例图:B+树与B树的对比图:5.9 哈希表(Hash)        根据数据元素的关键字 计算出它在散列表中的存储地址。        哈希函数: 建⽴了“关键字”→“存储地址”的映射关系。        冲突(碰撞):在散列表中插⼊⼀个数据元素时,需要根据关键字的值确定其存储地址,若 该地址已经存储了其他元素,则称这种情况为“冲突(碰撞)”        同义词:若不同的关键字通过散列函数映射到同⼀个存储地址,则称它们为“同义词”        复杂度分析:对于无冲突的Hash表而言,查找复杂度为O(1) 5.9.1 构造哈希函数        1) 除留余数法 —— H(key) = key % p, 取⼀个不⼤于m但最接近或等于m的质数p        适⽤场景:较为通⽤,只要关键字是整数即可        2) 直接定址法 —— H(key) = key 或 H(key) = a*key + b        适⽤场景:关键字分布基本连续        3) 数字分析法 —— 选取数码分布较为均匀的若⼲位作为散列地        适⽤场景:关键字集合已知,且关键字的某⼏个数码位分布均匀        4) 平⽅取中法(二次探测法)——取关键字的平⽅值的中间⼏位作为散列地址        适⽤场景:关键字的每位取值都不够均匀。5.9.2 处理冲突拉链法示意图:开放定址法:        1) 线性探测法        2) 平⽅探测法        3) 双散列法        4) 伪随机序列法示意图:        删除操作: 采用开放定址法时, 只能逻辑删除。        装填因子: 表中记录数 / 散列表长度 。        备注: 平均查找长度的查找失败包含不放元素的情况。(特殊: 根据散列函数来算: 2010真题)        聚集: 处理冲突的方法选取不当,而导致不同关键字的元素对同一散列地址进行争夺的现象第六章 排序        稳定 :如果a原本在b前面,而a=b,排序之后a仍然在b的前面;        内排序 :所有排序操作都在内存中完成;        外排序 :由于数据太大,因此把数据放在磁盘中,而排序通过磁盘和内存的数据传输才能进行。参考博客:超详细十大经典排序算法总结(java代码)c或者cpp的也可以明白_Top_Spirit的博客-CSDN博客6.1 直接插入排序动图演示:         优化: 折半插入排序6.2 希尔排序        又称缩小增量排序, 先将待排序表分割成若⼲形如 L[i, i + d, i + 2d,…, i + kd] 的“特殊”⼦表,对各个⼦表分别进⾏直接插⼊排序。缩⼩增量d,重复上述过程,直到d=1为⽌。建议每次将增量缩⼩⼀半。示例图:6.3 冒泡排序动图演示:6.4 快速排序算法思想:        1) 在待排序表L[1…n]中任取⼀个元素pivot作为枢轴(或基准)        2) 通过⼀趟排序将待排序表划分为独⽴的两部分L[1…k-1]和L[k+1…n],使得L[1…k-1]中的所有元素⼩于pivot,L[k+1…n]中的所有元素⼤于等于 pivot,则pivot放在了其最终位置L(k)上,这个过程称为⼀次“划分”。        3) 然后分别递归地对两个⼦表重复上述过程,直每部分内只有⼀个元素或空为⽌,即所有元素放在了其最终位置上。示例图:  6.5 简单选择排序        算法思想: 每⼀趟在待排序元素中选取关键字最⼩的元素加⼊有序⼦序列。动画演示:6.6 堆排序        ⼤根堆: 若满⾜:L(i)≥L(2i)且L(i)≥L(2i+1) (1 ≤ i ≤n/2 )        ⼩根堆: 若满⾜:L(i)≤L(2i)且L(i)≤L(2i+1) (1 ≤ i ≤n/2 )大根堆示例图:6.6.1 建立大根堆        思路:从开始, 把所有⾮终端结点都检查⼀遍,是否满足大根堆的要求,如果不满⾜,则进⾏调整。若元素互换破坏了下⼀级的堆,则采⽤相同的方法继续往下调整(⼩元素不断“下坠”)小元素下坠示例图:          结论: 建堆的过程,关键字对⽐次数不超过4n,建堆时间复杂度=O(n)6.6.2 堆的插入与删除        插入: 将新增元素放到表尾, 而后根据大小根堆进行上升调整。        删除: 被删除的元素⽤堆底元素替代,然后让该 元素不断“下坠”,直到⽆法下坠为⽌排序动图演示:6.7 归并排序        该算法是采用分治法, 把两个或多个已经有序的序列合并成⼀个。2路归并图:        结论:n个元素进⾏k路归并排序,归并趟数= 6.8 基数排序 (低位优先)        基数排序是非比较的排序算法,对每一位进行排序,从最低位开始排序,复杂度为O(kn),为数组长度,k为数组中的数的最大的位数;动图演示:         时间复杂度: ⼀趟分配O(n),⼀趟收集O(r),总共 d 趟分配、收集,总的时间复杂度=O(d(n+r)) , 其中把d为关键字拆 为d个部分, r为每个部分可能 取得 r 个值。基数排序适用场景:        ①数据元素的关键字可以⽅便地拆分为 d 组,且 d 较⼩        ②每组关键字的取值范围不⼤,即 r 较⼩        ③数据元素个数 n 较⼤如:内部排序总结:         基本有序:  直接插入(比较最少), 冒泡(趟数最少)6.9 外部排序        数据元素太多,⽆法⼀次全部读⼊内存进⾏排序, 读写磁盘的频率成为衡量外部排序算法的主要因素。示例图:多路归并:        结论: 采⽤多路归并可以减少归并趟数,从⽽减少磁盘I/O(读写)次数。对 r 个初始归并段,做k路归并,则归并树可⽤ k 叉树表示 若树⾼为h,则归并趟数 = h-1 = 。K越大, r越小, 读写磁盘次数越少。(缺点: k越大, 内部排序时间越大)6.9.1 败者树        使⽤k路平衡归并策略,选出⼀个最小元素需要对⽐关键字 (k-1)次,导致内部归并所需时间增加。因此引入败者树。示例图:        结论: 对于 k 路归并,第⼀次构造败者 树需要对⽐关键字 k-1 次 , 有了败者树,选出最⼩元素,只需对⽐关键字次6.9.2 置换-选择排序        使用置换-选择排序可以减少初始化归并段。示意图: 6.9.3 最佳归并树原理图:        注意:对于k叉归并,若初始归并段的数量⽆法构成严格的 k 叉归并树, 则需要补充⼏个⻓度为 0 的“虚段”,再进⾏ k 叉哈夫曼树的构造。示例图: 添加虚段数目: 难点:结束!  !  !注: 以上部分图片素材来自王道数据结构我要的图文并茂关注

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