Python程式設計實現二叉樹及七種遍歷方法詳解

2022-10-04 21:09:40 字數 4347 閱讀 4419

介紹:

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:

① 樹的構造

② 遞迴實現先序遍歷、中序遍歷、後序遍歷

③ 堆疊實現先序遍歷、中序遍歷、後序遍歷

④ 佇列實現層次遍歷

#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 =

def add(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 = n程式設計客棧ode

self.myqueue.append(self.root)

else:

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

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) # 如果該結點存在右子樹,將此結點丟棄。

def front_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)

def middle_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)

def later_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,

def front_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,

mystack.append(node)

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

def middle_stack(self, root):

"""利用堆疊程式設計客棧實現樹的中序遍歷"""

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

mystack.append(node)

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

def later_stack(self, root):

"""利用堆疊實現樹的後序遍歷"""

if root == none:

return

mystack1 =

mystack2 =

node = root

mystack1.append(node)

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:

mystack1.append(node.lchild)

if node.rchild:

mystack1.append(node.rchild)

mystack2.append(node)

whil程式設計客棧e mystack2: #將mystack2中的元素出棧,即為後序遍歷次序

print mystack2.pop().elem,

def level_queue(self, root):

"""利用佇列實現樹的層次遍歷"""

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 'txytom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)

總結: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!

python實現二叉樹

初學python,需要實現乙個決策樹,首先實踐一下利用python實現乙個二叉樹資料結構。建樹的時候做了處理,保證建立的二叉樹是平衡二叉樹。coding utf 8 from collections import deque class node def init self,val,left non...

python 二叉樹查詢 Python二叉樹搜尋

stack depth is initialised to 0 def find in tree node,find condition,stack depth assert stack depth max stack depth deeper than max depth stack depth ...

Python實現二叉樹及遍歷方法

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 樹的構造 遞迴實現先序遍歷 中序遍歷 後序遍歷 堆疊實現先序遍歷 中序遍歷 後序遍歷 佇列實現層次遍歷 coding utf 8 class nod...