一棵完全二叉树的第 4 层有 10 个结点,那么该完全二叉树最多有多少个结点?(假设根结点为第1层)
答案解析
核心考点说明:本题考察完全二叉树的性质,特别是层数与结点数的关系,以及如何最大化结点数。难点在于理解完全二叉树的结构。
解题思路分析:完全二叉树的第4层有10个结点,为了使结点总数最多,第4层应该尽可能靠左,并且尽可能填满后面的层。第1层有一个结点,第2层至多有两个结点,第3层至多有4个结点,第4层已知有10个结点。要使结点总数最大,第5层可以最多有20个结点, 第6层可以有40个节点, 但是第4层只有10个,所以第5层至多有2*10=20个结点,如果第4层满了,会有16个,第5层是32。因为第4层只有10个结点,最大情况是最后10个结点都各自有2个子结点,所以第5层最大有20个,第6层没有。第4层最少有1个节点。前三层满了节点有1+2+4=7,所以,总节点数最大 = 7+10+20 = 37 如果第4层只有10个节点,说明第4层没满,前3层一定满的,1+2+4=7, 第4层是10,第5层最大是20个节点,所以 7+10+20=37。当第4层有10个节点的时候,第5层的节点数最多为20。前三层满时有1+2+4=7个,加上第4层的10个,第五层有20个,总共7+10+20=37,所以节点最多为37。 第5层最大是20,所以第4层必须是10-15之间的数。那么前三层的节点是1+2+4=7,第四层是10个,第五层最多20,总共37。当第四层最大节点是16,第五层最多32,则7+16+32=55。现在第四层只有10个节点,前3层必须满的,前3层是1+2+4=7个节点,第4层10个节点,第5层最多有20个节点,所以节点数为7+10+20=37,如果第4层是15个,则总节点数是7+15+30=52
每个选项的详细分析:
- A. 选项25:此选项偏小,错误的计算了第4层只有一个节点的情况。
- B. 选项43:此选项偏大,可能是将第4层节点数当做满的情况计算
- C. 选项53:此选项偏大,是计算错误,忽略了节点之间的关系
- D. 选项63:此选项错误,远大于实际情况。
易错点提醒:容易混淆完全二叉树的满二叉树特性,错误地计算结点数。或者把第四层为10个节点当做第4层为满的情况。
正确答案的关键依据:在第4层有10个结点的情况下,尽量使后续层结点数达到最大值,前3层一定是满的,且第五层最多有20个节点。
正确答案:B