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JavaScript實(shí)現(xiàn)二叉樹(shù)定義、遍歷及查找的方法詳解

 更新時(shí)間:2017年12月20日 10:55:18   作者:騎著代碼去流浪  
這篇文章主要介紹了JavaScript實(shí)現(xiàn)二叉樹(shù)定義、遍歷及查找的方法,結(jié)合實(shí)例形式較為詳細(xì)的分析了二叉樹(shù)的相關(guān)概念及javascript構(gòu)建二叉樹(shù)、遍歷、查找二叉樹(shù)的常用操作技巧,需要的朋友可以參考下

本文實(shí)例講述了JavaScript實(shí)現(xiàn)二叉樹(shù)定義、遍歷及查找的方法。分享給大家供大家參考,具體如下:

二叉樹(shù)(binary tree)

在寫這篇文章之前說(shuō)一下數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法這個(gè)系列,這個(gè)系列包含了很多東西,比如啥子排序,線性表,廣義表,樹(shù),圖這些大家都是知道的,但是這些東西我們學(xué)了之后工作中能用到的又有多少呢,據(jù)我所知絕大部分公司,一線碼農(nóng),屌絲,程序猿是用不到這些東西,既然這樣為啥子我還要強(qiáng)調(diào)這個(gè)系列呢,本人覺(jué)得算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是程序的基本功,前提想脫離一線碼農(nóng),普通程序猿行列,說(shuō)得通俗一點(diǎn)就是讓自己變的更牛逼。其次語(yǔ)言都是想通的,只要是掌握了一門語(yǔ)言學(xué)習(xí)其他語(yǔ)言就如同順?biāo)浦郏毁M(fèi)一點(diǎn)力氣。另外還有一點(diǎn)就是我會(huì)一直把這個(gè)系列寫下去, 雖然網(wǎng)上一搜一大筐,已經(jīng)寫爛了,但是我寫作的目的有兩個(gè),第一和大家分享, 第二可以讓自己更深入的理解。好了,其他的不多說(shuō)了,最近復(fù)習(xí)了一下二叉樹(shù), 就先寫這個(gè),后面會(huì)依次的加上排序, 線性表,廣義表。。。。等等

二叉樹(shù)

一說(shuō)到二叉樹(shù)我們肯定會(huì)問(wèn),什么是二叉樹(shù),二叉樹(shù)是個(gè)啥子?xùn)|東,拿來(lái)有啥子用嘛,我們?yōu)樯蹲右獙W(xué)習(xí)它嘛? 如果當(dāng)初你在學(xué)習(xí)二叉樹(shù)的時(shí)候你沒(méi)有問(wèn)過(guò)自己這些問(wèn)題,那么你對(duì)它的了解也僅僅也只是了解。那我們現(xiàn)在來(lái)說(shuō)說(shuō)什么是二叉樹(shù),二叉樹(shù)就是一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu), 它的組織關(guān)系就像是自然界中的樹(shù)一樣。官方語(yǔ)言的定義是:是一個(gè)有限元素的集合,該集合或者為空、或者由一個(gè)稱為根的元素及兩個(gè)不相交的、被分別稱為左子樹(shù)和右子樹(shù)的二叉樹(shù)組成。至于為啥子要學(xué)習(xí)它,媽媽總是說(shuō),孩子,等你長(zhǎng)大了就明白了。

二叉樹(shù)的性質(zhì)

性質(zhì)1:二叉樹(shù)第i層上的節(jié)點(diǎn)數(shù)目最多為2i-1(i≥1);
性質(zhì)2:深度為k的二叉樹(shù)至多有2k-1個(gè)結(jié)點(diǎn)(k≥1)。
性質(zhì)3: 在任意-棵二叉樹(shù)中,若葉子結(jié)點(diǎn)(即度為0的結(jié)點(diǎn))的個(gè)數(shù)為n0,度為1的結(jié)點(diǎn)數(shù)為n1,度為2的結(jié)點(diǎn)數(shù)為n2,則no=n2+1。

二叉樹(shù)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)與構(gòu)建

二叉樹(shù)的存儲(chǔ)方式有兩種,一種順序存儲(chǔ),比如:
var binaryTree = ['a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f', 'h', 'i']; 這就是一顆二叉樹(shù),假設(shè)binaryTree[i]是二叉樹(shù)的一個(gè)節(jié)點(diǎn),那么它的左孩子節(jié)點(diǎn) leftChild = binaryTree[i*2+1]那么相應(yīng)的右孩子節(jié)點(diǎn) rightChild = binaryTree[i*2+2]; 一般情況下順序存儲(chǔ)的這種結(jié)構(gòu)用的較少,另外一種存儲(chǔ)方式就是鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ),下面我會(huì)用代碼來(lái)詳細(xì)描述二叉樹(shù)式結(jié)構(gòu)的構(gòu)建與存儲(chǔ)方式,構(gòu)建二叉樹(shù)也有兩種方式一種是遞歸方式構(gòu)建,這種很簡(jiǎn)單,另一種是非遞歸方法構(gòu)建,這種呢相對(duì)于前一種復(fù)雜一點(diǎn)點(diǎn),不過(guò)也不用擔(dān)心,我在代碼中加上詳細(xì)的注釋,一步一步的走下去。我們現(xiàn)在就以26個(gè)英文字母來(lái)構(gòu)建二叉樹(shù)

復(fù)制代碼 代碼如下:
var charecters = ['A', 'B', 'C', 'D', 'E', 'F', 'G', 'H', 'I', 'J', 'K', 'L', 'M', 'N', 'O', 'P', 'Q', 'R', 'S', 'T', 'U', 'V', 'W', 'X', 'Y', 'Z'];

在構(gòu)建二叉樹(shù)之前我們會(huì)用到一個(gè)節(jié)點(diǎn)對(duì)象,節(jié)點(diǎn)對(duì)象如下:(注意:關(guān)于javascript的面向?qū)ο?,原型,語(yǔ)法特點(diǎn)我會(huì)放在javascript語(yǔ)言知識(shí)點(diǎn)這個(gè)系列)

/*
 *二叉樹(shù)的節(jié)點(diǎn)對(duì)象
 */
function Node() {
  this.text = '';      //節(jié)點(diǎn)的文本
  this.leftChild = null;  //節(jié)點(diǎn)的左孩子引用
  this.rightChild = null;  //節(jié)點(diǎn)右孩子引用
}

遞歸構(gòu)建二叉樹(shù)

在構(gòu)建好二叉樹(shù)節(jié)點(diǎn)之后我們緊接著用遞歸來(lái)構(gòu)建二叉樹(shù)

var charecters = ['A', 'B', 'C', 'D', 'E', 'F', 'G', 'H', 'I', 'J', 'K', 'L', 'M', 'N', 'O', 'P', 'Q', 'R', 'S', 'T', 'U', 'V', 'W', 'X', 'Y', 'Z'];
function buildTree(node, i) {
    var leftIndex = 2*i+1,             //左孩子節(jié)點(diǎn)的索引
      rightIndex = 2*i+2;             //右孩子節(jié)點(diǎn)的索引
    if(leftIndex < charecters.length) {       //判斷索引的長(zhǎng)度是否超過(guò)了charecters數(shù)組的大小
      var childNode = new Node();         //創(chuàng)建一個(gè)新的節(jié)點(diǎn)對(duì)象
      childNode.text = charecters[leftIndex];   //給節(jié)點(diǎn)賦值
      node.leftChild = childNode;         //給當(dāng)前節(jié)點(diǎn)node加入左孩子節(jié)點(diǎn)
      buildTree(childNode, leftIndex);      //遞歸創(chuàng)建左孩子
    }
    if(rightIndex < charecters.length) {      //下面注釋參照上面的構(gòu)建左孩子的節(jié)點(diǎn)
      var childNode = new Node();
      childNode.text = charecters[rightIndex];
      node.rightChild = childNode;
      buildTree(childNode, rightIndex);
    }
}
//下面構(gòu)造二叉樹(shù)
var node = new Node();
node.text = charecters[0];
buildTree(node, 0);  //索引i是從0開(kāi)始構(gòu)建

非遞歸構(gòu)建二叉樹(shù)

下面是以非遞歸方式構(gòu)建二叉樹(shù):

var root;
function createBinaryTree() {
    var len = charecters.length,        //數(shù)組的長(zhǎng)度
      index = 0,               //索引從0開(kāi)始
      nodes = new Array();          //創(chuàng)建一個(gè)臨時(shí)數(shù)組,用于存放二叉樹(shù)節(jié)點(diǎn)
    //循環(huán)創(chuàng)建二叉樹(shù)節(jié)點(diǎn)存放到數(shù)組中
    for (var i = 0 ; i < charecters.length ; i++) {
      var node = new Node();
      node.text = charecters[i];
      nodes.push(node);
    }
    //循環(huán)建立二叉樹(shù)子節(jié)點(diǎn)的引用
    while(index < len) {
      var leftIndex = 2*index+1,       //當(dāng)前節(jié)點(diǎn)左孩子索引
        rightIndex = 2*index+2;       //當(dāng)前節(jié)點(diǎn)右孩子索引
      //給當(dāng)前節(jié)點(diǎn)添加左孩子
      nodes[index].leftChild = nodes[leftIndex];
      //給當(dāng)前節(jié)點(diǎn)添加右孩子
      nodes[index].rightChild = nodes[rightIndex];
      index++;
    }
    root = nodes[0];
}

二叉樹(shù)的三種遍歷

好了,現(xiàn)在我們已經(jīng)成功構(gòu)建了二叉樹(shù)的鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu),在構(gòu)建了二叉樹(shù)的鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)后我們進(jìn)入二叉樹(shù)的最基本的遍歷了,遍歷有三種最基本的遍歷,我不說(shuō)想必大家都知道,先序遍歷,中序遍歷和后續(xù)遍歷。雖然這三種遍歷遞歸方式都比較簡(jiǎn)單,但非遞歸方式就不是那么容易了,當(dāng)時(shí)我在實(shí)現(xiàn)的時(shí)候都卡了半天,真的是說(shuō)起來(lái)容易做起來(lái)難啊,在實(shí)現(xiàn)遍歷前我們首先要來(lái)實(shí)現(xiàn)的是棧,因?yàn)樵诜沁f歸遍歷的時(shí)候會(huì)用到棧,那到底什么是棧呢,這里我就簡(jiǎn)單介紹下吧,有興趣的朋友可以去維基百科有權(quán)威的定義,棧和隊(duì)列也是一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),棧存放數(shù)據(jù)的時(shí)候是先進(jìn)先出,而隊(duì)列是先進(jìn)后出。

實(shí)現(xiàn)棧的對(duì)象

下面用javascript來(lái)實(shí)現(xiàn)棧的對(duì)象

function Stack() {
    var stack = new Array();        //存放棧的數(shù)組
    //壓棧
    this.push = function(o) {
      stack.push(o);
    };
    //出棧
    this.pop = function() {
      var o = stack[stack.length-1];
      stack.splice(stack.length-1, 1);
      return o;
    };
    //檢查棧是否為空
    this.isEmpty = function() {
      if(stack.length <= 0) {
        return true;
      }
      else {
        return false;
      }
    };
}
//使用方式如下
var stack = new Stack();
stack.push(1);    //現(xiàn)在棧中有一個(gè)元素
stack.isEmpty();   //false , 棧不為空
alert(stack.pop()); //出棧, 打印1
stack.isEmpty();   //true, 此時(shí)棧為空,因?yàn)樵谡{(diào)用了stack.pop()之后元素出棧了,所以為空

1. 先序遍歷

在實(shí)現(xiàn)了棧對(duì)象以后我們首先來(lái)進(jìn)行先序遍歷的遞歸方式

function firstIteration(node) {
    if(node.leftChild) {          //判斷當(dāng)前節(jié)點(diǎn)是否有左孩子
      firstIteration(node.leftChild);  //遞歸左孩子
    }
    if(node.rightChild) {         //判斷當(dāng)前節(jié)點(diǎn)是否有右孩子
      firstIteration(node.rightChild);  //遞歸右孩子
    }
}
//遞歸遍歷二叉樹(shù)
firstIteration(root);

先序遍歷的非遞歸方式

上面的代碼大家可以在firstIteration()方法中加個(gè)alert()函數(shù)來(lái)驗(yàn)證是否正確。那么下面就要說(shuō)說(shuō)先序遍歷的非遞歸方式,遍歷思想是這樣的:先訪問(wèn)根節(jié)點(diǎn)在訪問(wèn)左節(jié)點(diǎn), 最后訪問(wèn)右節(jié)點(diǎn)。從根節(jié)點(diǎn)一直往下訪問(wèn)找左孩子節(jié)點(diǎn),直到最后一個(gè)左孩子節(jié)點(diǎn)(將這條路徑保存到棧中),然后再訪問(wèn)最后一個(gè)左孩子的兄弟節(jié)點(diǎn)(右孩子節(jié)點(diǎn)),之后回溯到上一層(將棧中的元素取出 就是出棧),又開(kāi)始從該節(jié)點(diǎn)(回溯到上一層的節(jié)點(diǎn))一直往下訪問(wèn)找左孩子節(jié)點(diǎn)... 直到棧中的元素為空,循環(huán)結(jié)束。

function notFirstIteration(node) {
    var stack = new Stack(),         //開(kāi)辟一個(gè)新的棧對(duì)象
      resultText = '';           //存放非遞歸遍歷之后的字母順序
    stack.push(root);            //這個(gè)root在上面非遞歸方式構(gòu)建二叉樹(shù)的時(shí)候已經(jīng)構(gòu)建好的
    var node = root;
    resultText += node.text;
    while(!stack.isEmpty()) {
      while(node.leftChild) {       //判斷當(dāng)前節(jié)點(diǎn)是否有左孩子節(jié)點(diǎn)
        node = node.leftChild;      //取當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的左孩子節(jié)點(diǎn)
        resultText += node.text;     //訪問(wèn)當(dāng)前節(jié)點(diǎn)
        stack.push(node);        //將當(dāng)前節(jié)點(diǎn)壓入棧中
      }
      stack.pop();             //出棧
      node = stack.pop().rightChild;    //訪問(wèn)當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的兄弟節(jié)點(diǎn)(右孩子節(jié)點(diǎn))
      if(node) {              //當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的兄弟節(jié)點(diǎn)不為空
        resultText += node.text;     //訪問(wèn)當(dāng)前節(jié)點(diǎn)
        stack.push(node);        //將當(dāng)前節(jié)點(diǎn)壓入棧中
      }
      else {                //當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的兄弟節(jié)點(diǎn)為空
        node = stack.pop();       //在回溯到上一層
      }
    }
}
//非遞歸先序遍歷
notFirstIteration(root);

2. 中序遍歷

只要把思路理清楚了現(xiàn)實(shí)起來(lái)其實(shí)還是挺容易的,只要我們熟悉了一種二叉樹(shù)的非遞歸遍歷方式,其他幾種非遞歸方式就容易多了,照著葫蘆畫瓢,下面是中序遍歷的遞歸方式,中序遍歷的思想是:先訪問(wèn)左孩子節(jié)點(diǎn),在訪問(wèn)根節(jié)點(diǎn),最后訪問(wèn)右節(jié)點(diǎn)

var strText = "";
function secondIteration(node) {
    //訪問(wèn)左節(jié)點(diǎn)
    if(node.leftChild) {
      if(node.leftChild.leftChild) {
        secondIteration(node.leftChild);
      }
      else {
        strText += node.leftChild.text;
      }
    }
    //訪問(wèn)根節(jié)點(diǎn)
    strText += node.text;
    //訪問(wèn)右節(jié)點(diǎn)
    if(node.rightChild) {
      if(node.rightChild.leftChild) {
        secondIteration(node.rightChild);
      }
      else {
        strText += node.rightChild.text;
      }
    }
}
secondIteration(root);
alert(strText);

中序遍歷的非遞歸方式

思想是:1. 從根節(jié)點(diǎn)一直往下找左孩子節(jié)點(diǎn),直到找到最后一個(gè)左孩子節(jié)點(diǎn)(用棧將此路徑保存,但不訪問(wèn))2.訪問(wèn)最后一個(gè)左孩子節(jié)點(diǎn),然后再訪問(wèn)根節(jié)點(diǎn)(要先彈出棧,就是在棧中取上一層節(jié)點(diǎn))3.在訪問(wèn)當(dāng)前節(jié)點(diǎn)(最后一個(gè)左孩子節(jié)點(diǎn))的兄弟節(jié)點(diǎn)(右孩子節(jié)點(diǎn)),這里要注意如果兄弟節(jié)點(diǎn)是一個(gè)葉節(jié)點(diǎn)就直接訪問(wèn),否則是兄弟節(jié)點(diǎn)是一顆子樹(shù)的話不能馬上訪問(wèn),要先來(lái)重復(fù) 1, 2,3步驟, 直到棧為空,循環(huán)結(jié)束

function notSecondIteration() {
    var resultText = '',
      stack = new Stack(),
      node = root;
    stack.push(node);
    while(!stack.isEmpty()) {
      //從根節(jié)點(diǎn)一直往下找左孩子節(jié)點(diǎn)直到最后一個(gè)左孩子節(jié)點(diǎn),然后保存在棧中
      while(node.leftChild) {
        node = node.leftChild;
        stack.push(node);
      }
      //彈出棧
      var tempNode = stack.pop();
      //訪問(wèn)臨時(shí)節(jié)點(diǎn)
      resultText += tempNode.text;
      if(tempNode.rightChild) {
        node = tempNode.rightChild;
        stack.push(node);
      }
    }
    alert(resultText);
}

3. 后續(xù)遍歷

最后就還剩下一種遍歷方式,二叉樹(shù)的后續(xù)遍歷,后續(xù)遍歷的思想是:先訪問(wèn)左孩子節(jié)點(diǎn),然后在訪問(wèn)右孩子節(jié)點(diǎn),最后訪問(wèn)根節(jié)點(diǎn)

后續(xù)遍歷的遞歸方式

var strText = '';
function lastIteration(node) {
    //首先訪問(wèn)左孩子節(jié)點(diǎn)
    if(node.leftChild) {
      if(node.leftChild.leftChild) {
        lastIteration(node.leftChild);
      }
      else {
        strText += node.leftChild.text;
      }
    }
    //然后再訪問(wèn)右孩子節(jié)點(diǎn)
    if(node.rightChild) {
      if(node.rightChild.rightChild) {
        lastIteration(node.rightChild);
      }
      else {
        strText += node.rightChild.text;
      }
    }
    //最后訪問(wèn)根節(jié)點(diǎn)
    strText += node.text;
}
//中序遞歸遍歷
lastIteration(root);
alert(strText);

后續(xù)非遞歸遍歷

后續(xù)非遞歸遍歷的思想是:1.從根節(jié)點(diǎn)一直往下找左孩子節(jié)點(diǎn),直到最后一個(gè)左孩子節(jié)點(diǎn)(將路徑保存到棧中,但不訪問(wèn))2.彈出棧訪問(wèn)最后一個(gè)左孩子節(jié)點(diǎn) 3.進(jìn)入最后一個(gè)左孩子節(jié)點(diǎn)的兄弟節(jié)點(diǎn),如果兄弟節(jié)點(diǎn)是葉節(jié)點(diǎn)就訪問(wèn)它,否則將該節(jié)點(diǎn)重復(fù) 1, 2步驟, 直到棧中的元素為空,循環(huán)結(jié)束。3.訪問(wèn)根節(jié)點(diǎn)

function notLastIteration() {
    var strText = '',
    stack = new Stack();
    nodo = root;
    stack.push(node);
    while(!stack.isEmpty()) {
      while(node.leftChild) {
        node = node.leftChild;
        stack.push(node);
      }
      //彈出棧
      var tempNode = stack.pop();
      //訪問(wèn)左孩子節(jié)點(diǎn)
      strText += tempNode.text;
      //訪問(wèn)右孩子節(jié)點(diǎn)
      if(tempNode.rightChild) {
        if(tempNode.rightChild.leftChild || tempNode.rightChild.rightChild) { //判斷最后一個(gè)左孩子節(jié)點(diǎn)的兄弟節(jié)點(diǎn)是否為頁(yè)節(jié)點(diǎn)
          stack.push(tempNode.rightChild);
        }
        else {
          strText += tempNode.rightChild.text;
        }
      }
    }
    alert(strText);
}

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