题目
若三叉树 T 中有 244 个结点[1] ( 叶结点的高度为 1 ),则 T 的高度至少是( ) A 8 B 7 C 6 D 5
若三叉树 T 中有 244 个结点[1] ( 叶结点的高度为 1 ),则 T 的高度至少是( )
A 8
B 7
C 6
D 5
题目解答
答案
设三叉树的高度为 h,根结点到叶结点的路径上有 k 个三叉子树,则叶结点数目为
。因为在三叉树中,每个节点最多有三个子节点,所以从根节点到叶子节点的路径上只可能经过三叉子树。因此,如果知道了三叉子树的个数 k,就可以计算出叶结点的数目。
根据题目信息,叶结点的高度为 1,即叶结点是三叉树中最底层的节点,因此叶结点数目为 244。
将 244 分解为
的形式,可得 k=5。具体来说,
,所以 k 的取值为 5。
因为根结点到叶结点的路径上有 k 个三叉子树,所以三叉树的高度为 h=k+1=6。这是因为三叉树的高度定义为从根节点到最远叶子节点的距离,也就是从根节点出发,到达最底层叶子节点的最长路径上的节点数目。在三叉树中,因为每个节点最多有三个子节点,所以它的高度也就是三叉子树的个数再加上一。
因此,三叉树 T 的高度至少是 6。故答案选择C
解析
考查要点:本题主要考查三叉树的结构特性及高度计算,需要结合完全三叉树的节点数公式进行推导。
解题核心思路:
- 完全三叉树的节点数公式为 $\frac{3^h - 1}{2}$,其中 $h$ 是树的高度。
- 题目要求找到满足总节点数为244的最小高度 $h$,需通过公式反推 $h$ 的最小值。
- 通过比较 $\frac{3^h - 1}{2}$ 与244的大小关系,确定 $h$ 的取值。
破题关键点:
- 完全三叉树的节点数公式是核心工具,需明确公式中 $h$ 的定义(根到叶子的最长路径长度)。
- 通过代入不同 $h$ 值,找到满足条件的最小 $h$。
步骤1:明确完全三叉树的节点数公式
完全三叉树的总节点数公式为:
$\text{节点数} = \frac{3^h - 1}{2}$
其中 $h$ 是树的高度。
步骤2:代入公式求解最小高度
题目要求总节点数为244,需找到最小的 $h$ 使得 $\frac{3^h - 1}{2} \geq 244$。
- 当 $h=5$ 时:
$\frac{3^5 - 1}{2} = \frac{243 - 1}{2} = 121 < 244$
不满足条件。 - 当 $h=6$ 时:
$\frac{3^6 - 1}{2} = \frac{729 - 1}{2} = 364 \geq 244$
满足条件。
结论:最小高度为 $h=6$。