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【算法】二叉树(1):二叉树及其编号

亿万年的星光4年前 (2021-10-16)算法3225

0.前言   

     二叉树(Binary Tree)的递归定义如下:二叉树要么为空,要么由根结点(root)、左子树(left subtree)和右子树(right subtree)组成,而左子树和右子树分别是一棵二叉树。

    树(tree)和二叉树类似,区别在于每个结点不一定只有两棵子树。比如树的目录,根结点有12棵子树:第1章,第2章,第3章,。。。、第12章,而第一章又有5棵子树:1.1,1.2,1.3,。。。1.5。

1.二叉树的编号

    【例题】6-6 小球下落

    【题目描述】

     有一棵二叉树,最大深度为D,且所有叶子的深度都相同。所有结点从上到下从左到右编号为1,2,3,。。。,2D-1。在结点1处放一个小球,它会往下落。每个内结点上都有一个开关,初始全部关闭。每当有小球落在一个开关上时,状态都会改变。当小球到达一个内结点时,如果该结点上的开关关闭,则往左走,否则往右走,直到走到叶子结点。如下图所示

image.png

一个小球从结点1开始依次下落,最后一个小球将会落在哪里?输入叶子深度D和小球个数I,输出第I个小球最后所在的叶子编号。假设I不超过整棵树的叶子个数。D<=20。输入最多包含1000组数据。

【样例输入1】

4 2
3 4
10 1
2 2
8 128
16 12345


【样例输出1】

12
7
512
3
255
36358


【题目分析】

  • 可以发现,对于一个结点K、右子树结点的编号分别是2K和2K+1。这个结论非常重要。

  • 给定一棵包含2d个结点(其中d为树的高度)的完全二叉树,如果把结点从上到下左右编号为1,2,3...,则结点k的左右子结点编号分别为2K和2K+1。、、



【参考代码】

#include<cstdio>
#include<cstring>
const int maxd=20;
int s[1<<maxd]; //最大结点个数为2^maxd -1
int main(){
	int D,I;
	while(scanf("%d%d",&D,&I)==2){
		memset(s,0,sizeof(s)); //开关
		int k,n=(1<<D)-1;// n是最大结点的编号
		for(int i=0;i<I;i++)  //连续让i个球下落 
		{
			k=1;
			for(;;){
				s[k]=!s[k];
				k=s[k]? k*2: k*2+1;  //根据开关状态选择下落方向
				if(s > n) break; 
			} 
		} 
		printf("%d\n",k/2); //"出界"之前的叶子编号 
	}
	return 0; 
}


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