資料結構與演算法(C#實現)系列---樹

資料|資料結構|演算法

　　首先我們給樹下一個定義： 樹是一個有限的、非空的結點集， T={r} or T1 or T2 or…or Tn 
   
　　它具有下列性質： 
   
　　1．集合指定的結點r叫做樹的根結點 
   
　　2．其餘的結點可以劃分成n個子集，T1,T2,…Tn(n>=0),其中每一個子集都是一棵樹。 
       
　　樹的其它定義如度，葉子，高等就請大家查閱別的資料吧，到處都有的。 
   
　　樹的主要性質一個就是遍曆，分為深度遍曆和廣度遍曆 
   
　　在這裡分別實現為DepthFirstTravesal()和WidthFirstTravesal() 
   
　　其中深度遍曆又分為前序走訪、中序遍曆、和後序遍曆 ，這是是採用適配器技術實現的。 
    
  using System;
  
  using System.Collections;
  
  
  
  namespace DataStructure
  
  {
  
   /// <summary>
  
   /// Tree 的摘要說明。
  
   /// when traverse, traversaltype can't be changed,or throw a exception
  
   /// 支援枚舉、比較、深度複製
  
   /// </summary>
  
   public abstract class Tree:IEnumerable,IComparable
  
   {
  
   public Tree()
  
   {
  
   //
  
   // TODO: 在此處添加建構函式邏輯
  
   //
  
   }
  
   protected Queue keyqueue=new Queue();//僅僅用於枚舉時存放資料，不參與Equals實現中的比較
  
   protected TraversalType traversaltype=TraversalType.Breadth;// choose a traversal type,and DepthFirst is default
  
   //protected uint degree=0;//degree of the tree, init it as 0
  
   //protected uint height=0;//height of the tree, init it as 0
  
  
  
   //枚舉不同的遍曆類型
  
   public enum TraversalType
  
   {
  
   Breadth=1,//廣度遍曆
  
   PreDepth=2,//前序走訪
  
   InDepth=3,//中序遍曆
  
   PostDepth=4//後序遍曆
  
  
  
   };
  
   //public virtual abstract object Key{}
  
  
  
   public abstract Tree this[uint _index]{get;set;}//if I only use get, can I change it later?
  
  
  
   public abstract object Key{get;}
  
   public abstract uint Degree{get;}
  
   //public abstract uint Height{get;}
  
   public void SetTraversalType(TraversalType _type){traversaltype=_type;}//set a traversal a type, if it's not set manually, DepthFirst will be chosen in default
  
  
  
   public abstract bool IsEmpty();// property takes the place of IsEmpty()
  
   public abstract bool IsLeaf();
  
  
  
   //Only Visit, needn't queue
  
   public virtual void DepthFirstTraversal(IPrePostVisitor _vis)//middle depthfirst traversal
  
   {
  
   //通過_vis使用不同的訪問者來進行前序、後序、中序遍曆 
    
   if(!IsEmpty())
  
   {
  
   _vis.PreVisit(this.Key);
  
  
  
   if( this.Degree>=1 )
  
   {
  
   if( this.Degree>=2)
  
   {
  
   for(uint i=0;i<(this.Degree-1);i++)//
  
   {
  
   this[i].DepthFirstTraversal(_vis);//recursive call
  
   //_vis.Visit(this.Key);
  
   }
  
   }
  
   this[this.Degree-1].DepthFirstTraversal(_vis);
  
   }
  
  
  
   _vis.PostVisit(this.Key);
  
   } 
    
   
   } 
   
     
   public virtual void BreadthFirstTraversal(IVisitor _vis)//breadth first traversal
  
   {
  
   Queue tmpQueue=new Queue();//used to help BreadthFirstTraversal
  
   //this.keyqueue=new Queue();//store keys
  
  
  
   if(!this.IsEmpty())
  
   tmpQueue.Enqueue(this);//enqueue the root node at first
  
   while(tmpQueue.Count!=0)//until the number of the queue is zero
  
   {
  
   Tree headTree=(Tree)tmpQueue.Dequeue();
  
   //this.keyqueue.Enqueue(headTree.Key);
  
   _vis.Visit(headTree.Key);
  
  
  
   for(uint i=0;i<headTree.Degree;i++)
  
   {
  
   Tree childTree=headTree[i];
  
   if(!childTree.IsEmpty())
  
   tmpQueue.Enqueue(childTree);
  
   }
  
   }
  
  
  
   }

public class InOrder:IPrePostVisitor
  
   {
  
   private IVisitor visitor;
  
   public InOrder(IVisitor _vis){visitor=_vis;}
  
   #region IPrePostVisitor 成員
  
  
  
   public void PreVisit(object _obj)
  
   {
  
   // TODO: 添加 InOrder.PreVisit 實現
  
   }
  
  
  
   public void Visit(object _obj)
  
   {
  
   // TODO: 添加 InOrder.Visit 實現
  
   this.visitor.Visit(_obj);
  
   }
  
  
  
   public void PostVisit(object _obj)
  
   {
  
   // TODO: 添加 InOrder.PostVisitor 實現
  
   }
  
  
  
   #endregion
  
  
  
   }
  
   public class PostOrder:IPrePostVisitor
  
   {
  
   private IVisitor visitor;
  
   public PostOrder(IVisitor _vis){visitor=_vis;}
  
   #region IPrePostVisitor 成員
  
  
  
   public void PreVisit(object _obj)
  
   {
  
   // TODO: 添加 PostOrder.PreVisit 實現
  
   }
  
  
  
   public void Visit(object _obj)
  
   {
  
   // TODO: 添加 PostOrder.Visit 實現
  
   }
  
  
  
   public void PostVisit(object _obj)
  
   {
  
   // TODO: 添加 PostOrder.PostVisitor 實現
  
   this.visitor.Visit(_obj);
  
   }
  
  
  
   #endregion
  
  
  
   }
  
   protected class EnumVisitor:IVisitor
  
   {
  
   Queue thisQueue;
  
   public EnumVisitor(Queue _que)
  
   {
  
   this.thisQueue=_que;
  
   }
  
   #region IVisitor 成員
  
  
  
   public void Visit(object _obj)
  
   {
  
   // TODO: 添加 EnumVisitor.Visit 實現
  
   this.thisQueue.Enqueue(_obj);
  
   }
  
  
  
   #endregion
  
   }   
   
   #region IEnumerable 成員
  
  
  
   public IEnumerator GetEnumerator()
  
   {
  
   // TODO: 添加 Tree.GetEnumerator 實現
  
   EnumVisitor vis=new EnumVisitor(this.keyqueue);
  
   switch (this.traversaltype)
  
   {
  
   case TraversalType.Breadth:
  
   BreadthFirstTraversal(vis);
  
   break;
  
   case TraversalType.PreDepth:
  
   PreOrder preVis=new PreOrder(vis);
  
   DepthFirstTraversal(preVis);
  
   break;
  
   case TraversalType.InDepth:
  
   InOrder inVis=new InOrder(vis);
  
   DepthFirstTraversal(inVis);
  
   break;
  
   case TraversalType.PostDepth:
  
   PostOrder postVis=new PostOrder(vis);
  
   DepthFirstTraversal(postVis);
  
   break;
  
  
  
   default:
  
   Console.WriteLine("WARNING:please set a travel type first!--void SetTraversalType(TraversalType _type) ");
  
   //throw new Exception("WARNING:please set a travel type first!");//if not set a type, a exception will happen
  
   break;
  
   }
  
   return this.keyqueue.GetEnumerator();
  
   } 

   #endregion

//overwrite Object.Equals() --- reference type realization
  
   public override bool Equals(object _obj)
  
   {
  
   if( _obj==null )
  
   return false;//因為this不可能為null
  
   if( ! (this.GetType()==_obj.GetType()) )
  
   return false;//類型不相等也不相等
  
   Tree tmpObj=(Tree)_obj;
  
   //比較引用成員
  
   if( !Object.Equals(this.Key,tmpObj.Key) )
  
   return false;
  
  
  
   //比較實值型別成員
  
   if( !this.Degree.Equals(tmpObj.Degree) )
  
   return false;
  
   //if( !this.Height.Equals(tmpObj.Height) )
  
   //return false;
  
  
  
   return true;
  
   }
  
   //在此重載 ==,!= 後， 在以後繼承的類中不必實現了
  
   public static bool operator==(Tree _treeA,Tree _treeB)
  
   {
  
   return Object.Equals(_treeA,_treeB);
  
   }
  
   public static bool operator!=(Tree _treeA,Tree _treeB)
  
   {
  
   return !(_treeA==_treeB);
  
   }   
   
    
   #region IComparable 成員
  
  
  
   public virtual int CompareTo(object obj)
  
   {
  
   // TODO: 添加 Tree.CompareTo 實現
  
   return 0;
  
   }
  
  
  
   #endregion
  
  
  
   }
  
  }