前言
樹(shù)是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中非常重要的一種,主要的用途是用來(lái)提高查找效率,對(duì)于要重復(fù)查找的情況效果更佳,如二叉排序樹(shù)、FP-樹(shù)。另外可以用來(lái)提高編碼效率,如哈弗曼樹(shù)。
用 Python 實(shí)現(xiàn)樹(shù)的構(gòu)造和幾種遍歷算法。實(shí)現(xiàn)功能如下:
- 樹(shù)的構(gòu)造
- 遞歸實(shí)現(xiàn)先序遍歷、中序遍歷、后序遍歷
- 堆棧實(shí)現(xiàn)先序遍歷、中序遍歷、后序遍歷
- 隊(duì)列實(shí)現(xiàn)層次遍歷
# -*- coding=utf-8 -*-
class Node(object):
"""節(jié)點(diǎn)類"""
def __init__(self, element=-1, l_child=None, r_child=None):
self.element = element
self.l_child = l_child
self.r_child = r_child
class Tree(object):
"""樹(shù)類"""
def __init__(self):
self.root = Node()
self.queue = []
def add_node(self, element):
"""為樹(shù)添加節(jié)點(diǎn)"""
node = Node(element)
# 如果樹(shù)是空的,則對(duì)根節(jié)點(diǎn)賦值
if self.root.element == -1:
self.root = node
self.queue.append(self.root)
else:
tree_node = self.queue[0]
# 此結(jié)點(diǎn)沒(méi)有左子樹(shù),則創(chuàng)建左子樹(shù)節(jié)點(diǎn)
if tree_node.l_child is None:
tree_node.l_child = node
self.queue.append(tree_node.l_child)
else:
tree_node.r_child = node
self.queue.append(tree_node.r_child)
# 如果該結(jié)點(diǎn)存在右子樹(shù),將此節(jié)點(diǎn)丟棄
self.queue.pop(0)
def front_recursion(self, root):
"""利用遞歸實(shí)現(xiàn)樹(shù)的前序遍歷"""
if root is None:
return
print root.element,
self.front_recursion(root.l_child)
self.front_recursion(root.r_child)
def middle_recursion(self, root):
"""利用遞歸實(shí)現(xiàn)樹(shù)的中序遍歷"""
if root is None:
return
self.middle_recursion(root.l_child)
print root.element,
self.middle_recursion(root.r_child)
def back_recursion(self, root):
"""利用遞歸實(shí)現(xiàn)樹(shù)的后序遍歷"""
if root is None:
return
self.back_recursion(root.l_child)
self.back_recursion(root.r_child)
print root.element,
@staticmethod
def front_stack(root):
"""利用堆棧實(shí)現(xiàn)樹(shù)的前序遍歷"""
if root is None:
return
stack = []
node = root
while node or stack:
# 從根節(jié)點(diǎn)開(kāi)始,一直找它的左子樹(shù)
while node:
print node.element,
stack.append(node)
node = node.l_child
# while結(jié)束表示當(dāng)前節(jié)點(diǎn)node為空,即前一個(gè)節(jié)點(diǎn)沒(méi)有左子樹(shù)了
node = stack.pop()
# 開(kāi)始查看它的右子樹(shù)
node = node.r_child
@staticmethod
def middle_stack(root):
"""利用堆棧實(shí)現(xiàn)樹(shù)的中序遍歷"""
if root is None:
return
stack = []
node = root
while node or stack:
# 從根節(jié)點(diǎn)開(kāi)始,一直找它的左子樹(shù)
while node:
stack.append(node)
node = node.l_child
# while結(jié)束表示當(dāng)前節(jié)點(diǎn)node為空,即前一個(gè)節(jié)點(diǎn)沒(méi)有左子樹(shù)了
node = stack.pop()
print node.element,
# 開(kāi)始查看它的右子樹(shù)
node = node.r_child
@staticmethod
def back_stack(root):
"""利用堆棧實(shí)現(xiàn)樹(shù)的后序遍歷"""
if root is None:
return
stack1 = []
stack2 = []
node = root
stack1.append(node)
# 這個(gè)while循環(huán)的功能是找出后序遍歷的逆序,存在stack2里面
while stack1:
node = stack1.pop()
if node.l_child:
stack1.append(node.l_child)
if node.r_child:
stack1.append(node.r_child)
stack2.append(node)
# 將stack2中的元素出棧,即為后序遍歷次序
while stack2:
print stack2.pop().element,
@staticmethod
def level_queue(root):
"""利用隊(duì)列實(shí)現(xiàn)樹(shù)的層次遍歷"""
if root is None:
return
queue = []
node = root
queue.append(node)
while queue:
node = queue.pop(0)
print node.element,
if node.l_child is not None:
queue.append(node.l_child)
if node.r_child is not None:
queue.append(node.r_child)
if __name__ == '__main__':
"""主函數(shù)"""
# 生成十個(gè)數(shù)據(jù)作為樹(shù)節(jié)點(diǎn)
elements = range(10)
tree = Tree()
for elem in elements:
tree.add_node(elem)
print '隊(duì)列實(shí)現(xiàn)層次遍歷:'
tree.level_queue(tree.root)
print '\n\n遞歸實(shí)現(xiàn)前序遍歷:'
tree.front_recursion(tree.root)
print '\n遞歸實(shí)現(xiàn)中序遍歷:'
tree.middle_recursion(tree.root)
print '\n遞歸實(shí)現(xiàn)后序遍歷:'
tree.back_recursion(tree.root)
print '\n\n堆棧實(shí)現(xiàn)前序遍歷:'
tree.front_stack(tree.root)
print '\n堆棧實(shí)現(xiàn)中序遍歷:'
tree.middle_stack(tree.root)
print '\n堆棧實(shí)現(xiàn)后序遍歷:'
tree.back_stack(tree.root)
需要源碼的小伙伴可自行下載:代碼傳送門(mén)
總結(jié)
以上就是這篇文章的全部?jī)?nèi)容了,希望本文的內(nèi)容對(duì)大家的學(xué)習(xí)或者工作具有一定的參考學(xué)習(xí)價(jià)值,謝謝大家對(duì)腳本之家的支持。
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