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iOS:分别用OC和swift实现二叉树,并绘制到屏幕上

iOS:分别用OC和swift实现二叉树,并绘制到屏幕上

作者: Theendisthebegi | 来源:发表于2018-04-09 19:23 被阅读36次

    什么是二叉树这里就不介绍了,直接看代码,有value和左右子树共三个属性


    @interfaceOCBinaryTree :NSObject

    @property (nonatomic, assign) NSInteger value;

    @property (nonatomic, strong) OCBinaryTree * leftTree;

    @property (nonatomic, strong) OCBinaryTree * rightTree;

    这里是用OC和swift实现一些二叉树的基本功能:


    - (NSInteger)depth;    //深度

    - (NSInteger)length;  //所有节点的个数

    - (NSInteger)maxLength;//满二叉树所有节点数

    - (void)print;      //打印基本信息

    - (void)BFSPrint;    //广度优先遍历:Breadth First Search

    - (void)prePrint;    //先序遍历

    - (void)midPrint;    //中序遍历

    - (void)sufPrint;    //后序遍历

    - (void)prePrintWithoutRecursion;          //非递归先序遍历

    - (void)midPrintWithoutRecursion;          //非递归中序遍历

    - (void)sufPrintWithoutRecursion;          //非递归后序遍历

    - (void)sufPrintWithoutRecursionAndParam;  //非递归后序遍历不带isFirst参数

    - (void)reverse;    //反转二叉树

    + (instancetype)createWithArray:(NSArray*)array;


    首先是创建二叉树,这里就简单使用一个无序随机数组,来创建二叉排序树。

    什么是二叉排序树?

    意思就是左子树只要不为空,它的值及其所有子树的值都小于其根结点的值。右子树则相反。(直接上图片了,代码地址在末尾)

    从二叉树的特性,很容易看出,二叉树很适合用递归算法,上方代码也就是用递归来实现创建二叉树

    递归是二叉树里很常用的算法,比如二叉树的一些定义:深度,宽度,所有节点数等都可以用地归来很简单地实现

    还有就是三种深度优先遍历方式:先序遍历,中序遍历,后序遍历

    先序遍历:以根->左->右的顺序来遍历二叉树

    中序遍历:以左->根->右的顺序来遍历二叉树

    后序遍历:以左->右->根的顺序来遍历二叉树

    用递归算法很简单就能实现

    那么不用递归该如何实现呢?底层的实现方法是利用栈的先进后出的特性来实现的。对应的在ios里,可以用可变数组来实现。

    中序遍历和先序遍历类似。比较麻烦的是后序遍历,须引入一个preTree参数来记录上次遍历的树,还有一种方法是给二叉树添加一个isFirst属性来记录是否是第一次访问,这种方法更麻烦,这里就不介绍了

    其次还有广度优先遍历方式,也就是层次遍历:从根结点开始沿着树的宽度一层一层依次遍历,这里用非递归方式很简单就可以实现

    以上对遍历的处理只是简单的打印,如果要做其他的处理,函数传入处理的block,将打印换成block即可。

    反转二叉树:即将二叉树的左右子树交换一下,用递归可以很简单地实现

    上边说的深度,宽度包括这里的反转二叉树同样也可以用和遍历一样,用非递归的方式实现,这里就不再说了。

    创建好二叉树之后,就可以将其绘制到屏幕上

    因绘制需要,给二叉树对象扩展了两个属性:number,height

    number就是编号的意思,以最上层结点为参照在满二叉树下从左到右的编号

    height就是以最上层结点为参照该结点的层级    

    然后就是统一为其设置值,因为要参照根节点,所以这里就不能使用递归了


    func setValues() {

            let treeArray = NSMutableArray()

            self.number= (self.maxLength() +1)/2

            self.height = self.depth()

            var tree: BinaryTree? = self

            while(tree !=nil || treeArray.count > 0) {

                while tree != nil {

                    treeArray.add(tree!)

                    if tree!.leftTree != nil {

                        tree!.leftTree!.height = tree!.height -1

                        tree!.leftTree!.number = tree!.number-Int(pow(2.0,CGFloat(tree!.height-2)))

                    }

                    tree = tree!.leftTree

                }

                if treeArray.count > 0{

                    tree = (treeArray.lastObject as! BinaryTree)

                    if tree!.rightTree != nil {

                        tree!.rightTree!.height= tree!.height-1

                        tree!.rightTree!.number= tree!.number+Int(pow(2.0,CGFloat(tree!.height-2)))

                    }

                    tree = tree!.rightTree

                    treeArray.removeLastObject()

                }

            }

      }


    绘制也是使用递归的方式依次绘制每个节点并连线。

    首先根据上方扩展的属性来计算每个节点在屏幕上的位置


    func getPoint(tree: BinaryTree)  -> CGPoint {

            let pointY =CGFloat(tree.number)*eachWidth!

            let pointX =CGFloat(tree.height)*eachHeight!

            return CGPoint(x: pointX, y: pointY)

        }


    这里的eachWidth和eachHeight是根据树的满二叉树的总结点数和深度计算的,radius则是结点半径,这里是统一为10


            eachWidth = (viewHeight! - radius*2)/CGFloat(tree.maxLength())

            eachHeight= (Screen_width() -radius*2)/CGFloat(tree.depth())


    然后遍历整棵树用递归的方法来连线,这里连线顺序同样分为前序、中序、后序三种方式。并加上动画,来演示遍历顺序

    连线用的是UIBezierPath类

    动画用的是CABasicAnimation,演示5秒

    然后就是加上每个节点,同样用递归的方式,这里直接用的是UILabel,来显示每个值

    效果如下:

    代码地址

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