白癜风的症状及治疗过程 https://m-mip.39.net/nk/mipso_4769919.html自然界有没有二叉树?
根据二叉树的定义——每个节点最多有两个分枝的树——进行判断,自然界相当多的树都属于此类:对于叶互生的植物类群,所有有分叉的地方,全部都是二分枝。所以,没有特殊情况,所有互生叶的植物,分枝类型,都是二叉树。
第一种情况:单轴分枝、合轴分枝,以及理想状态下的斐波那契树
举个例子:一棵树一年后长出一条新枝,新枝隔一年后成为老枝,老枝又可每年长出一条新枝,如此下去,十年后新枝将有多少?
这样一棵再普通不过的树,没有任何「假二叉分枝」或者「真二叉分枝」,是不是一棵二叉树呢?当然是啊,而且是一棵斐波那契树。
其实斐波那契树可以通过如下方式构造:G(n)=n–G(G(n–1)),其中G(1)=1。
来我们算一下:
这个数列通常被称作HofstadterG-sequence。它有什么特别的地方呢?如果把每个标号为n的结点都连接到标号为G(n)的结点下方,这样的话你将会得到一棵树。
这棵树的特征之一,是自相似——任何一个左子节点包含的树,都跟她的双亲节点自相似;任何一个右子节点包含的子树,都跟它的双亲节点自相似。其实这是由于数列本身的性质决定的:
这样的树,很像是自然界出现的大部分「合轴分枝」的树,你能说它不是二叉树么?而「单轴分枝」的树,由于顶芽的顶端优势太大,只有足够遥远的侧枝才能发育,因此看起来,就像是这张斐波那契树一样:
纵使总有主枝,细细看来,仍然是一棵二叉树。不管分枝方式如何,是不断用侧芽代替顶芽的合轴分枝,还是一直维持顶端优势的单轴分枝,自然界相当多的树,都如第1张图,以及上图一样,属于斐波那契树这种特殊的二叉树。
几乎可以找出任何一棵互生叶的树的照片,然后指着它说——这是一棵二叉树。
第二种情况:满二叉树
严格意义上的满二叉树,又会在什么情况下出现呢?之前提到的互生叶植物的分枝,其实属于老枝+新枝;这种情况,只产生一个新的枝条,并且新枝总是不如老枝粗壮,对应二叉树的描述,也就是每一个左右子节点并不互成镜像。
满二叉树则是一棵每一个双亲节点都有两个子节点的树;这样的二叉树,每一个左右子节点互成镜像,是其性质之一。也就是说,每一次分枝的时候,都要左右分枝一样大,不能有偏颇。
这一点,自然界是如何实现的呢?
这里不得不提一下关于二叉分枝的概念——二叉分枝与假二叉分枝。二叉分枝,其产生的原因,是植物的顶端分生组织,由于某种原因,一分为二,直接产生了两个顶端分生组织;这两个部分,如果分裂、生长的速度一样,那么就会长出两个一模一样的侧枝,这样形成的植株,外观上就是满二叉树一样,也就是特别典型、过目难忘的二叉树了。
这种情况并不多见,经常出现在比较早期就出现的植物类群当中——藻类、苔藓、蕨类;有不少古生物化石,就体现了这样的状态。你们可以感受一下。
别看名字叫「鳞木」「封印木」(好中二的名=-=),这些可是货真价实的蕨类哟。看到没,不仅树枝是二叉树,连每一条不定根,都是二叉树,可谓二叉到了骨子里。就是这些数亿年前的树状蕨,形成了今天的你妹,呃不,泥煤。
现在能看到的呢,也有许多是蕨类。peisen回答里的铁芒萁Dicranopterislinearis,就是蕨类;而地钱则是苔藓当中的苔类。
再给个例子吧,藤石松:
非常非常典型的二叉分枝。卷柏也是石松类植物,现在已经不再划归于蕨类,而属于蕨类的姐妹类群。
至于铁芒萁属于假二叉分枝……铁芒萁的复叶,分枝的地方,并不属于顶芽死亡导致侧芽生长的情况,个人认为,并不是假二叉分枝。
并且分枝的地方,也有小叶,外观上也并不应该属于「四叉分枝」,因为那两片叶应该是属于该双亲节点本身的内容,而非双亲节点的另外两个子节点。
刚刚提到了「假二叉分枝」——由于植物存在顶端优势,顶芽的存在,(以分泌的生长素为主要的调节方式)会抑制侧芽的萌发;一旦顶芽的死亡,顶芽下方最近的叶腋,其中的侧芽将解除抑制,萌发新的枝条;如果同一个节有两个相对的侧芽,分枝的情形,就属于假二叉分枝。萌发新的枝条;如果同一个节有两个相对的侧芽,分枝的情形,就属于假二叉分枝。
如果某种植物,叶的排列属于对生,即同一个节上面有两片相对的叶片,也就有了两个相对的、同一「节点」的叶腋和腋芽,当顶芽死亡、侧芽萌发之后,显现的也就是该节点的左孩子和右孩子——这种外观,更符合「二叉树」的常见外观,因而更容易与二叉树联系起来。
这也就是演化当中更晚出现的一种「二叉树」,前提是,你必须把死掉的顶芽,看成是双亲节点本身的内容,而不是双亲节点的第三个长度很短的分枝。
譬如鸡爪槭Acerpalmatum,它的枯枝,就是典型的假二叉分枝,也是「二叉树」。如果顶芽还没死,侧芽就萌发了,那这就不会形成「二叉树」,而是「三叉戟」,不对,「三叉树」了。
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