Python編程實(shí)現(xiàn)二叉樹(shù)及七種遍歷方法詳解
本文實(shí)例講述了Python實(shí)現(xiàn)二叉樹(shù)及遍歷方法。分享給大家供大家參考,具體如下:
介紹:
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)。

代碼:
用Python實(shí)現(xiàn)樹(shù)的構(gòu)造和幾種遍歷算法,雖然不難,不過(guò)還是把代碼作了一下整理總結(jié)。實(shí)現(xiàn)功能:
① 樹(shù)的構(gòu)造
② 遞歸實(shí)現(xiàn)先序遍歷、中序遍歷、后序遍歷
③ 堆棧實(shí)現(xiàn)先序遍歷、中序遍歷、后序遍歷
④ 隊(duì)列實(shí)現(xiàn)層次遍歷
#coding=utf-8
class Node(object):
"""節(jié)點(diǎn)類(lèi)"""
def __init__(self, elem=-1, lchild=None, rchild=None):
self.elem = elem
self.lchild = lchild
self.rchild = rchild
class Tree(object):
"""樹(shù)類(lèi)"""
def __init__(self):
self.root = Node()
self.myQueue = []
def add(self, elem):
"""為樹(shù)添加節(jié)點(diǎn)"""
node = Node(elem)
if self.root.elem == -1: # 如果樹(shù)是空的,則對(duì)根節(jié)點(diǎn)賦值
self.root = node
self.myQueue.append(self.root)
else:
treeNode = self.myQueue[0] # 此結(jié)點(diǎn)的子樹(shù)還沒(méi)有齊。
if treeNode.lchild == None:
treeNode.lchild = node
self.myQueue.append(treeNode.lchild)
else:
treeNode.rchild = node
self.myQueue.append(treeNode.rchild)
self.myQueue.pop(0) # 如果該結(jié)點(diǎn)存在右子樹(shù),將此結(jié)點(diǎn)丟棄。
def front_digui(self, root):
"""利用遞歸實(shí)現(xiàn)樹(shù)的先序遍歷"""
if root == None:
return
print root.elem,
self.front_digui(root.lchild)
self.front_digui(root.rchild)
def middle_digui(self, root):
"""利用遞歸實(shí)現(xiàn)樹(shù)的中序遍歷"""
if root == None:
return
self.middle_digui(root.lchild)
print root.elem,
self.middle_digui(root.rchild)
def later_digui(self, root):
"""利用遞歸實(shí)現(xiàn)樹(shù)的后序遍歷"""
if root == None:
return
self.later_digui(root.lchild)
self.later_digui(root.rchild)
print root.elem,
def front_stack(self, root):
"""利用堆棧實(shí)現(xiàn)樹(shù)的先序遍歷"""
if root == None:
return
myStack = []
node = root
while node or myStack:
while node: #從根節(jié)點(diǎn)開(kāi)始,一直找它的左子樹(shù)
print node.elem,
myStack.append(node)
node = node.lchild
node = myStack.pop() #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 = node.rchild #開(kāi)始查看它的右子樹(shù)
def middle_stack(self, root):
"""利用堆棧實(shí)現(xiàn)樹(shù)的中序遍歷"""
if root == None:
return
myStack = []
node = root
while node or myStack:
while node: #從根節(jié)點(diǎn)開(kāi)始,一直找它的左子樹(shù)
myStack.append(node)
node = node.lchild
node = myStack.pop() #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
print node.elem,
node = node.rchild #開(kāi)始查看它的右子樹(shù)
def later_stack(self, root):
"""利用堆棧實(shí)現(xiàn)樹(shù)的后序遍歷"""
if root == None:
return
myStack1 = []
myStack2 = []
node = root
myStack1.append(node)
while myStack1: #這個(gè)while循環(huán)的功能是找出后序遍歷的逆序,存在myStack2里面
node = myStack1.pop()
if node.lchild:
myStack1.append(node.lchild)
if node.rchild:
myStack1.append(node.rchild)
myStack2.append(node)
while myStack2: #將myStack2中的元素出棧,即為后序遍歷次序
print myStack2.pop().elem,
def level_queue(self, root):
"""利用隊(duì)列實(shí)現(xiàn)樹(shù)的層次遍歷"""
if root == None:
return
myQueue = []
node = root
myQueue.append(node)
while myQueue:
node = myQueue.pop(0)
print node.elem,
if node.lchild != None:
myQueue.append(node.lchild)
if node.rchild != None:
myQueue.append(node.rchild)
if __name__ == '__main__':
"""主函數(shù)"""
elems = range(10) #生成十個(gè)數(shù)據(jù)作為樹(shù)節(jié)點(diǎn)
tree = Tree() #新建一個(gè)樹(shù)對(duì)象
for elem in elems:
tree.add(elem) #逐個(gè)添加樹(shù)的節(jié)點(diǎn)
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)先序遍歷:'
tree.front_digui(tree.root)
print '\n遞歸實(shí)現(xiàn)中序遍歷:'
tree.middle_digui(tree.root)
print '\n遞歸實(shí)現(xiàn)后序遍歷:'
tree.later_digui(tree.root)
print '\n\n堆棧實(shí)現(xiàn)先序遍歷:'
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.later_stack(tree.root)
總結(jié):
樹(shù)的遍歷主要有兩種,一種是深度優(yōu)先遍歷,像前序、中序、后序;另一種是廣度優(yōu)先遍歷,像層次遍歷。在樹(shù)結(jié)構(gòu)中兩者的區(qū)別還不是非常明顯,但從樹(shù)擴(kuò)展到有向圖,到無(wú)向圖的時(shí)候,深度優(yōu)先搜索和廣度優(yōu)先搜索的效率和作用還是有很大不同的。
深度優(yōu)先一般用遞歸,廣度優(yōu)先一般用隊(duì)列。一般情況下能用遞歸實(shí)現(xiàn)的算法大部分也能用堆棧來(lái)實(shí)現(xiàn)。
我印象中是有遞歸構(gòu)造樹(shù)的方法,卻一直想不出該怎么構(gòu)造。后來(lái)仔細(xì)想了一下,遞歸思想有點(diǎn)類(lèi)似深度優(yōu)先算法,而樹(shù)的構(gòu)造應(yīng)該是廣度優(yōu)先的。如果用遞歸的話(huà)一定要有個(gè)終止條件,例如規(guī)定樹(shù)深等。不然構(gòu)造出來(lái)的樹(shù)會(huì)偏向左單子樹(shù)或者右單子樹(shù)。所以一般樹(shù)的構(gòu)造還是應(yīng)該用隊(duì)列比較好。
以上說(shuō)的不夠嚴(yán)謹(jǐn),有錯(cuò)誤之處,歡迎指正!
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希望本文所述對(duì)大家Python程序設(shè)計(jì)有所幫助。
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