二叉樹的建立以及遍曆的多種實現(python版)

標籤：port   create   非遞迴   先來   遞迴   elf   style   鏈表   基礎   

二叉樹是很重要的資料結構，在面試還是日常開發中都是很重要的角色。

首先是建立樹的過程，對比C或是C++的實現來講，其涉及到了較為複雜的指標操作，但是在物件導向的語言中，就不需要考慮指標, 記憶體等。首先我們需要定義一個樹節點, 我們採用基於鏈表設計的節點, 首先定義一個資料域, 其次就是左孩子和右孩子。如下定義:

# 樹節點的定義class Node:    def __init__(self, data=-1, lchild=None, rchild=None):        self.lchild = lchild  # 表示左子樹        self.rchild = rchild  # 表示右子樹        self.data = data  # 表示資料域

 

建立樹的實現有兩種，遍曆建樹與層次建樹，這兩種分別是基於堆棧和隊列來實現的，先來看看最基本的遞迴建樹。
遞迴建樹的過程無非就是一路走到底，但是需要將節點的左右孩子節點對其餘的節點相關聯起來。因此，我們可以如此來實現:

def traversal_create(self, root):data = input()if data is "#":return Noneelse:root.data = dataroot.lchild = self.traversal_create(root.lchild)root.rchild = self.traversal_create(root.rchild)return root

首先我們傳入的參數是一個預設的節點，其data資料域為-1，然後我們接受輸入的資料，賦值給節點資料域，然後就是遞迴了，將左右孩子節點關聯起來。總體來講，應該不難理解。

下面看看層次建樹的實現，所謂層次建樹其實就是基於隊列的操作，利用隊列先進先出的特點，每次我們訪問一個節點的時候，將其存入隊列中，待遍曆玩當前節點的左右孩子節點，隊列就彈出一個節點，之後的操作都是一樣的。看看代碼:

def add(self, elem):node = Node(elem)# 根節點if self.root.data == -1:self.root = nodeself.myQueue.append(self.root)else:treeNode = self.myQueue[0] # 記錄結點if treeNode.lchild is None:treeNode.lchild = nodeself.myQueue.append(treeNode.lchild)else:treeNode.rchild = nodeself.myQueue.append(treeNode.rchild)self.myQueue.popleft() # 彈出已經處理好左右子樹的父結點

我們輸入一個資料，然後根據資料初始化一個節點，放入隊列中，隨後就是訪問的操作了。

樹的三序遍曆就不用說了，基於遞迴的，很好理解，那麼基於隊列以及堆棧的的遍曆呢？
對比下基於隊列的建樹，我們完全可以寫出基於隊列的遍曆, 也是使用隊列來儲存節點，然後輸出左右孩子的資料：

# 層次遍曆 使用隊列def queue_tarversal(self, root):if root is None:returnq = deque()q.append(root)while q:node = q.pop()print(node.data)if node.lchild is not None:q.append(node.lchild)else:q.append(node.rchild)

基於堆棧的呢？聯想下堆棧的特點，我們一路沿著左子樹遍曆下去，同時使用堆棧來儲存元素，然後在彈出遍曆右孩子節點：

# 使用堆棧來遍曆def stack_traversal(self, root):if root is None:returnmystack = []node = rootwhile node or mystack:while node:print(node.data)mystack.append(node)node = node.lchildnode = mystack.pop()node = node.rchild

資料結構是痛點也是基礎，不管怎麼樣都應該好好學習。

完整代碼:

‘‘‘ 二叉樹的建立及實現 (遞迴與非遞迴) ‘‘‘from collections import deque# 樹節點的定義class Node:    def __init__(self, data=-1, lchild=None, rchild=None):        self.lchild = lchild  # 表示左子樹        self.rchild = rchild  # 表示右子樹        self.data = data  # 表示資料域class Create_Tree:    def __init__(self):        self.root = Node()  # 表示結點        self.myQueue = deque()  # 使用隊列不會有太多的記憶體開銷    # 按層次產生樹    def add(self, elem):        node = Node(elem)        # 根節點        if self.root.data == -1:            self.root = node            self.myQueue.append(self.root)        else:            treeNode = self.myQueue[0]  # 記錄結點            if treeNode.lchild is None:                treeNode.lchild = node                self.myQueue.append(treeNode.lchild)            else:                treeNode.rchild = node                self.myQueue.append(treeNode.rchild)                self.myQueue.popleft()  # 彈出已經處理好左右子樹的父結點    # 遞迴建樹    def traversal_create(self, root):        data = input()        if data is "#":            return None        else:            root.data = data            root.lchild = self.traversal_create(root.lchild)            root.rchild = self.traversal_create(root.rchild)        return root    # 前序走訪輸出    def digui(self, root):        if root is None:            return        print(root.data)        self.digui(root.lchild)        self.digui(root.rchild)    # 使用堆棧來遍曆    def stack_traversal(self, root):        if root is None:            return        mystack = []        node = root        while node or mystack:            while node:                print(node.data)                mystack.append(node)                node = node.lchild            node = mystack.pop()            node = node.rchild    # 層次遍曆 使用隊列    def queue_tarversal(self, root):        if root is None:            return        q = deque()        q.append(root)        while q:            node = q.pop()            print(node.data)            if node.lchild is not None:                q.append(node.lchild)            else:                q.append(node.rchild)if __name__ == "__main__":    elems = range(10)    tree = Create_Tree()    for i in elems:        # 非遞迴建樹，主要就是根據 隊列FIFO的特點以及廣度遍曆的思路        tree.add(i)     # 遞迴建樹    # tree.traversal_create(tree.root)    # 遞迴遍曆    tree.digui(tree.root)    # 棧遍曆    # tree.stack_traversal(tree.root)

View Code

二叉樹的建立以及遍曆的多種實現(python版)