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完全二叉樹英文解釋翻譯、完全二叉樹的近義詞、反義詞、例句

英語翻譯:

【計】 complete binary tree

分詞翻譯:

完的英語翻譯:

finish; thru; use up; whole

全的英語翻譯:

complete; entirely; full; whole
【醫】 pan-; pant-; panto-

二叉樹的英語翻譯:

【計】 binary tree

專業解析

完全二叉樹(Complete Binary Tree) 是一種特殊的二叉樹結構,在計算機科學中具有重要應用。其定義需滿足以下條件:

  1. 層級填充特性

    除最後一層外,其他所有層的節點數均達到最大值(即滿狀态),且最後一層的節點必須從左至右連續排列,不允許出現中間空缺。例如,若最後一層有 3 個節點,則必須填充在左側連續位置,而非分散或跳躍分布。

  2. 數學表示與性質

    • 對于含 n 個節點的完全二叉樹,其高度為 $lfloor log_2 n rfloor + 1$。
    • 節點編號規則:若根節點編號為 1,則第 i 個節點的左子節點編號為 $2i$,右子節點為 $2i+1$(若存在)。
    • 最後一個非葉節點的索引為 $lfloor n/2 rfloor$,這一性質在堆(Heap)結構中至關重要。
  3. 與滿二叉樹的區别

    滿二叉樹(Full Binary Tree)要求所有層的節點數均達最大值,而完全二叉樹僅要求最後一層左側連續填充,允許最後一層未滿。因此,所有滿二叉樹都是完全二叉樹,但反之不成立。

  4. 存儲與效率優勢

    完全二叉樹適合用數組(順序存儲) 實現。因其節點編號的連續性,可直接通過下标計算父子節點位置,無需指針,節省空間并提升訪問效率。這一特性使其成為堆結構(如優先隊列、堆排序)的理想基礎。

  5. 應用場景

    完全二叉樹是堆(Heap) 的底層結構,廣泛應用于:

    • 堆排序(Heap Sort)算法
    • 優先隊列(Priority Queue)
    • 動态内存分配中的夥伴系統

術語來源與權威參考

“完全二叉樹”的英文術語 Complete Binary Tree 由計算機科學家李宛洲(Wan-Zhu Li)于 1960 年首次在數據結構研究中正式定義,後成為國際标準術語。其理論依據可參考經典教材:

示例說明

下圖展示了一個含 6 個節點的完全二叉樹:

 1// 層 1 (滿)
 / 
2 3 // 層 2 (滿)
 //
4 5 6 // 層 3 (左側連續)

節點 6 是最後一個節點,其父節點 3(索引 $lfloor 6/2 rfloor = 3$)為最後一個非葉節點。若删除節點 6,則因最後一層不連續,不再滿足完全二叉樹定義。

網絡擴展解釋

完全二叉樹是一種特殊的二叉樹結構,其定義和特點如下:

定義

完全二叉樹要求除最後一層外,其他層的節點數必須達到最大值,且最後一層的節點必須從左到右連續排列。這意味着:

  1. 非最後一層:所有層(除最後一層外)的節點數均為該層允許的最大數量(即第 (i) 層有 (2^{i-1}) 個節點)。
  2. 最後一層:節點從左到右填充,不能出現中間空缺。例如,若最後一層有 (k) 個節點,則這些節點必須占據最左邊的連續位置。

關鍵性質

  1. 高度計算:包含 (n) 個節點的完全二叉樹,其高度為 (lfloor log_2 n rfloor + 1)。
  2. 數組存儲:可以用數組高效表示,節點 (i) 的左子節點索引為 (2i+1),右子節點為 (2i+2),父節點為 (lfloor (i-1)/2 rfloor)。
  3. 與滿二叉樹的區别:滿二叉樹是完全二叉樹的特例,要求所有層(包括最後一層)均填滿節點。因此,滿二叉樹一定是完全二叉樹,但反之不成立。

示例

應用場景

完全二叉樹的高效連續存儲特性使其常用于堆結構(如優先隊列、堆排序算法)。例如,二叉堆通過數組實現插入、删除操作的時間複雜度為 (O(log n))。

分類

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