python實現二叉樹和它的七種遍歷

2021-08-10 19:27:46 字數 4161 閱讀 5570

樹是資料結構中非常重要的一種,主要的用途是用來提高查詢效率,對於要重複查詢的情況效果更佳,如二叉排序樹、fp-樹。另外可以用來提高編碼效率,如哈弗曼樹。 

用python實現樹的構造和幾種遍歷演算法,雖然不難,不過還是把**作了一下整理總結。實現功能:

#coding=utf-8

class

node

(object):

"""節點類"""

def__init__

(self, elem=-1, lchild=none, rchild=none):

self.elem = elem

self.lchild = lchild

self.rchild = rchild

class

tree

(object):

"""樹類"""

def__init__

(self):

self.root = node()

self.myqueue =

defadd(self, elem):

"""為樹新增節點"""

node = node(elem)

if self.root.elem == -1: # 如果樹是空的,則對根節點賦值

self.root = node

else:

treenode = self.myqueue[0] # 此結點的子樹還沒有齊。

if treenode.lchild == none:

treenode.lchild = node

else:

treenode.rchild = node

self.myqueue.pop(0) # 如果該結點存在右子樹,將此結點丟棄。

deffront_digui

(self, root):

"""利用遞迴實現樹的先序遍歷"""

if root == none:

return

print root.elem,

self.front_digui(root.lchild)

self.front_digui(root.rchild)

defmiddle_digui

(self, root):

"""利用遞迴實現樹的中序遍歷"""

if root == none:

return

self.middle_digui(root.lchild)

print root.elem,

self.middle_digui(root.rchild)

deflater_digui

(self, root):

"""利用遞迴實現樹的後序遍歷"""

if root == none:

return

self.later_digui(root.lchild)

self.later_digui(root.rchild)

print root.elem,

deffront_stack

(self, root):

"""利用堆疊實現樹的先序遍歷"""

if root == none:

return

mystack =

node = root

while node or mystack:

while node: #從根節點開始,一直找它的左子樹

print node.elem,

node = node.lchild

node = mystack.pop() #while結束表示當前節點node為空,即前乙個節點沒有左子樹了

node = node.rchild #開始檢視它的右子樹

defmiddle_stack

(self, root):

"""利用堆疊實現樹的中序遍歷"""

if root == none:

return

mystack =

node = root

while node or mystack:

while node: #從根節點開始,一直找它的左子樹

node = node.lchild

node = mystack.pop() #while結束表示當前節點node為空,即前乙個節點沒有左子樹了

print node.elem,

node = node.rchild #開始檢視它的右子樹

deflater_stack

(self, root):

"""利用堆疊實現樹的後序遍歷"""

if root == none:

return

mystack1 =

mystack2 =

node = root

while mystack1: #這個while迴圈的功能是找出後序遍歷的逆序,存在mystack2裡面

node = mystack1.pop()

if node.lchild:

if node.rchild:

while mystack2: #將mystack2中的元素出棧,即為後序遍歷次序

print mystack2.pop().elem,

deflevel_queue

(self, root):

"""利用佇列實現樹的層次遍歷"""

if root == none:

return

myqueue =

node = root

while myqueue:

node = myqueue.pop(0)

print node.elem,

if node.lchild != none:

if node.rchild != none:

if __name__ == '__main__':

"""主函式"""

elems = range(10) #生成十個資料作為樹節點

tree = tree() #新建乙個樹物件

for elem in elems:

tree.add(elem) #逐個新增樹的節點

print

'佇列實現層次遍歷:'

tree.level_queue(tree.root)

print

'\n\n遞迴實現先序遍歷:'

tree.front_digui(tree.root)

print

'\n遞迴實現中序遍歷:'

tree.middle_digui(tree.root)

print

'\n遞迴實現後序遍歷:'

tree.later_digui(tree.root)

print

'\n\n堆疊實現先序遍歷:'

tree.front_stack(tree.root)

print

'\n堆疊實現中序遍歷:'

tree.middle_stack(tree.root)

print

'\n堆疊實現後序遍歷:'

tree.later_stack(tree.root)

樹的遍歷主要有兩種,一種是深度優先遍歷,像前序、中序、後序;另一種是廣度優先遍歷,像層次遍歷。在樹結構中兩者的區別還不是非常明顯,但從樹擴充套件到有向圖,到無向圖的時候,深度優先搜尋和廣度優先搜尋的效率和作用還是有很大不同的。 

深度優先一般用遞迴,廣度優先一般用佇列。一般情況下能用遞迴實現的演算法大部分也能用堆疊來實現。

我印象中是有遞迴構造樹的方法,卻一直想不出該怎麼構造。後來仔細想了一下,遞迴思想有點類似深度優先演算法,而樹的構造應該是廣度優先的。如果用遞迴的話一定要有個終止條件,例如規定樹深等。不然構造出來的樹會偏向左單子樹或者右單子樹。所以一般樹的構造還是應該用佇列比較好。

以上說的不夠嚴謹,有錯誤之處,歡迎指正!

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