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faecher:informatik:oberstufe:adt:baeume:einfuehung:start [07.02.2022 14:28] – [Bäume: Einführung] sbel | faecher:informatik:oberstufe:adt:baeume:einfuehung:start [26.11.2022 16:48] (aktuell) – Marco Kuemmel | ||
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====== Bäume: Einführung ====== | ====== Bäume: Einführung ====== | ||
- | Bäume dienen als hierarchisches Strukturierungsmittel oder als Organsisationsprinzip - ein Beispiel ist der nebenstehende Stammbaum, in dem Johannes Gans versucht, fast alle europäischen Herrscherdynastien auf die Nachkommenschaft Rudolfs von Habsburg zurückzuverfolgen.((Bildquelle: | + | Bäume dienen als hierarchisches Strukturierungsmittel oder als Organsisationsprinzip - ein Beispiel ist der nebenstehende Stammbaum, in dem Johannes Gans versucht, fast alle europäischen Herrscherdynastien auf die Nachkommenschaft Rudolfs von Habsburg zurückzuverfolgen.((Bildquelle: |
Du kennst sicher weitere Beispiele, bei denen Daten und ihre Beziehungen zueinander als Baum strukturiert werden können. | Du kennst sicher weitere Beispiele, bei denen Daten und ihre Beziehungen zueinander als Baum strukturiert werden können. | ||
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- | ==== Allgemeine Begriffe === | + | ===== Allgemeine Begriffe |
+ | Allgemein besteht ein Baum (in der Informatik) aus **Knoten** und **Kanten**. Die Knoten sind teilweise durch Kanten verbunden. Damit wir von einem **Baum** sprechen, dürfen die Knoten allerdings nicht in beliebiger Weise untereinander verbunden sein, sondern es müssen bestimmte Regeln eingehalten werden: | ||
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+ | * Jeder **Knoten** - außer dem Wurzelknoten - ist durch genau eine **Kante** mit seinem Elternknoten (Vaterknoten, | ||
+ | * Der Knoten ohne Elternknoten ist der **Wurzelknoten**. Jeder (nicht-leere) Baum hat genau einen Wurzelknoten. | ||
+ | * Ein Knoten der keine Kinderknoten hat heißt **Blatt**. | ||
+ | * Knoten mit Eltern- und Kinderknoten heißen **innere Knoten** des Baums | ||
+ | * Ein Pfad ist eine Abfolge von Knoten, die durch Kanten miteinander verbunden sind. Bei einem Baum gibt es zwischen dem Wurzelknoten und jedem anderen Knoten genau einen Pfad. (Bäume sind " | ||
+ | * Das **Niveau eines Knotens** ist die Länge des Pfads vom Wurzelknoten zum betrachteten Knoten. | ||
+ | * Die **Höhe des Baums** ist die Anzahl der Knoten im längsten Pfad des Baums (oder gleichbedeutend: | ||
+ | * In der Informatik zeichnet man Bäume aus praktischen Erwägungen von oben nach unten. | ||
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+ | Wenn vorgegeben ist, welche (Maximal-)Zahl von Kinderknoten ein Knoten eines Baums haben darf, spricht man von einem **n-ären Baum**. | ||
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+ | ===== Binärbaum ===== | ||
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+ | Ein sehr wichtiger Sonderfall, den wir im Weiteren betrachten werden ist der " | ||
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+ | * Bei einem Binärbaum hat jeder Knoten höchstens 2 Kindsknoten | ||
+ | * Es ist unterscheidbar, | ||
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+ | {{: | ||
+ | === (A2) === | ||
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+ | Bäume können dazu genutzt werden, Rechenausdrücke darzustellen, | ||
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+ | * Welcher Term ist durch den Baum rechts dargestellt? | ||
+ | * Welche Höhe hat der Baum? | ||
+ | * Was ist das größte Niveau eines Knotens in diesem Baum? | ||
+ | * Handelt es sich um einen Binärbaum? Muss es sich um einen Binärbaum handeln, damit man Terme darstellen kann? | ||
+ | * Muss der Baum geordnet sein? Begründe? | ||
+ | * Skizziere den Baum für den Term '' | ||
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+ | ==== Material ==== | ||
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+ | {{simplefilelist>: | ||