树的阶(Order)与度(Degree)的区别

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1. 概述 在本教程中,我们将讨论树结构中两个常见概念:阶(Order)和度(Degree)。 我们会分别定义这两个概念,通过示例说明它们的含义,并……

1. 概述

在本教程中,我们将讨论树结构中两个常见概念:阶(Order)和度(Degree)。

我们会分别定义这两个概念,通过示例说明它们的含义,并讲解如何计算一棵树的度,以及相关算法的时间复杂度。

2. 树的阶(Order)

2.1 定义

树的阶(Order)指的是树中任意节点所能拥有的最大子节点数。换句话说,如果一棵树的阶为 N,那么该树中所有节点的子节点数量都不能超过 N。

例如,B-树(B-Tree)中经常使用“阶”这个概念。当我们说一个 B-树是阶为 N 的树时,意味着它的每个节点最多可以有 N 个子节点。

2.2 示例

二叉搜索树(Binary Search Tree)是一种阶为 2 的树,因为每个节点最多有两个子节点:

B-树(B-Tree)中,若阶为 3,则每个节点最多可以有 3 个子节点:

3. 树的度(Degree)

3.1 定义

树的度是指树中某个节点的最大子节点数。更具体地说,树的度是整棵树中所有节点的度中的最大值。

节点的度定义为其拥有的子节点数量。因此,要得到一棵树的度,我们需要遍历整棵树,计算每个节点的度,然后取最大值。

3.2 算法实现

我们可以使用深度优先搜索(DFS)来遍历整棵树,并递归地计算每个节点的度:

algorithm ComputeDegree(node, children)

// INPUT

// node = a node in the tree

// children = a map associating each node with its children

// OUTPUT

// The maximum degree found in the tree rooted at node

degree <- length(children[node])

for child in children[node]:

degree <- MAX(degree, ComputeDegree(child, children))

return degree

Java 实现示例:

public class TreeDegreeCalculator {

public static int computeDegree(int node, Map> children) {

int maxDegree = children.getOrDefault(node, Collections.emptyList()).size();

for (int child : children.getOrDefault(node, Collections.emptyList())) {

maxDegree = Math.max(maxDegree, computeDegree(child, children));

}

return maxDegree;

}

}

3.3 时间复杂度分析

时间复杂度为 **O(N + M)**,其中 N 是节点数,M 是边数。

因为树中边数 M = N - 1,所以也可以简化为 **O(N)**。

我们每个节点和边都只访问一次,这与 DFS 遍历的时间复杂度一致。

4. 总结

概念

含义

计算方式

阶(Order)

节点最多可拥有的子节点数

由树结构定义决定(如 B-Tree 阶为 N)

度(Degree)

整棵树中节点度的最大值

遍历所有节点,取最大子节点数

✅ 小贴士:

“阶”是结构定义,通常用于 B-树、B+ 树等数据结构。

“度”是统计性质,通常用于分析树的形态,比如判断是否为二叉树等。

⚠️ 踩坑提醒:

不要混淆“阶”和“度”,它们虽然都涉及子节点数量,但一个是限制条件,一个是实际统计结果。

在实际编程中,尤其在树结构的构建和验证阶段,这两个概念可能会导致逻辑错误,务必区分清楚。