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Python編程實(shí)現(xiàn)二叉樹及七種遍歷方法詳解

 更新時(shí)間:2017年06月02日 12:26:08   作者:九茶  
這篇文章主要介紹了Python編程實(shí)現(xiàn)二叉樹及七種遍歷方法,結(jié)合實(shí)例形式詳細(xì)分析了Python二叉樹的定義及常用遍歷操作技巧,需要的朋友可以參考下

本文實(shí)例講述了Python實(shí)現(xiàn)二叉樹及遍歷方法。分享給大家供大家參考,具體如下:

介紹:

樹是數(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、FP-樹。另外可以用來提高編碼效率,如哈弗曼樹。

代碼:

用Python實(shí)現(xiàn)樹的構(gòu)造和幾種遍歷算法,雖然不難,不過還是把代碼作了一下整理總結(jié)。實(shí)現(xiàn)功能:

① 樹的構(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"""
  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):
    """為樹添加節(jié)點(diǎn)"""
    node = Node(elem)
    if self.root.elem == -1: # 如果樹是空的,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(jié)點(diǎn)存在右子樹,將此結(jié)點(diǎn)丟棄。
  def front_digui(self, root):
    """利用遞歸實(shí)現(xiàn)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):
    """利用遞歸實(shí)現(xiàn)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):
    """利用遞歸實(shí)現(xiàn)樹的后序遍歷"""
    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)開始,一直找它的左子樹
        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)沒有左子樹了
      node = node.rchild         #開始查看它的右子樹
  def middle_stack(self, root):
    """利用堆棧實(shí)現(xiàn)樹的中序遍歷"""
    if root == None:
      return
    myStack = []
    node = root
    while node or myStack:
      while node:           #從根節(jié)點(diǎn)開始,一直找它的左子樹
        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)沒有左子樹了
      print node.elem,
      node = node.rchild         #開始查看它的右子樹
  def later_stack(self, root):
    """利用堆棧實(shí)現(xiàn)樹的后序遍歷"""
    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)作為樹節(jié)點(diǎn)
  tree = Tree()     #新建一個(gè)樹對(duì)象
  for elem in elems:
    tree.add(elem)      #逐個(gè)添加樹的節(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。在樹結(jié)構(gòu)中兩者的區(qū)別還不是非常明顯,但從樹擴(kuò)展到有向圖,到無向圖的時(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實(shí)現(xiàn)。

我印象中是有遞歸構(gòu)造樹的方法,卻一直想不出該怎么構(gòu)造。后來仔細(xì)想了一下,遞歸思想有點(diǎn)類似深度優(yōu)先算法,而樹的構(gòu)造應(yīng)該是廣度優(yōu)先的。如果用遞歸的話一定要有個(gè)終止條件,例如規(guī)定樹深等。不然構(gòu)造出來的樹會(huì)偏向左單子樹或者右單子樹。所以一般樹的構(gòu)造還是應(yīng)該用隊(duì)列比較好。

以上說的不夠嚴(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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