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python-022-实现二叉树结构以及前序中序后序遍历

python-022-实现二叉树结构以及前序中序后序遍历

作者: DKider | 来源:发表于2019-03-21 20:02 被阅读7次

    二叉树是一种特殊的树,树是我们常用数据结构。因二叉树拥有多种优良特性,所以在实际应用中使用非常广泛。

    这里我们讨论有根二叉树,有根二叉树的根节点度最多为2,每个节点只有一个父节点,最多有两个子节点。而二叉树又有很多特殊的结构,如斜二叉树、满二叉树、完全二叉树、线索二叉树(排序二叉树)、平衡二叉树等。

    这里我们先不做深究,先来实现二叉树这种数据结构。
    二叉树中的节点本身可以存储数据,而且有一个父节点,两个子节点。
    所以我们可以很容易的模拟出这种节点的结构:

    -------------------------------------------
    |  left_child  |   data   |  right_child  |
    -------------------------------------------
    

    这是最简单的节点结构,当然我们也可以给节点一个内存空间用来指向其父节点。

    ------------------------------------------------------
    |  left_child  |   data   |  parent  |  right_child  |
    ------------------------------------------------------
    

    这两种都可以,我们今天用前一种,用来实现三种遍历方式。

    class BiTNode:
        """模拟二叉树节点"""
        def __init__(self,arg):
            self.data = arg
            self.left_child = None
            self.right_child = None
    

    先来说一下三种遍历方式:

    前序遍历——根左右:

    遍历每一颗二叉树时,总是先遍历其根节点,然后遍历其左孩子,在遍历其右节点。

    遍历二叉树其实是一个递归的过程,因为当遍历到左节点是,左节点可能也是一个二叉树,此时遍历左节点也是依据——根左右的顺序,来遍历这颗子树。

    中序遍历——左根右

    遍历一颗二叉树时,总是先遍历其左节点,然后遍历其根节点,最后遍历其右节点。也是一个递归的过程。

    后序遍历——左右根

    遍历一颗二叉树时,总是先从其左节点开始,然后遍历其右节点,最后遍历根节点。

    可以看出这三种遍历方式都是遍历根节点的顺序变了。
    比如这棵树:


    image.png

    前序遍历:
    ** FCADBEHGM **
    中序遍历:
    ** ACBDFHEMG **
    后序遍历:
    ** ABDCHMGEF **

    代码实现:

    前序遍历:

    #前序遍历
    def print_tree_pre_order(root):
        #先判断二叉树是否为空
        #if root.left_child is None and root.right_child is None:
        if root is None:
            return root
        #先根
        print(root.data)
        #再左
        if root.left_child is not None:
            print_tree_pre_order(root.left_child)
        #再右
        if root.right_child is not None:
            print_tree_pre_order(root.right_child)
    

    中序遍历:

    #中序遍历
    def print_tree_mid_order(root):
        #先判断二叉树是否为空,当左右节点都为空时
        if root is None:
            return
        #中序遍历 左根右
        #遍历左子树
        if root.left_child is not None:
            print_tree_mid_order(root.left_child)
        #遍历根节点
        print(root.data)
        #遍历右子树
        if root.right_child is not None:
            print_tree_mid_order(root.right_child)
    

    后序遍历:

    #后序遍历
    def print_tree_after_order(root):
        #先判断二叉树是否为空
        if root is None:
            return root
        #再左
        if root.left_child is not None:
            print_tree_after_order(root.left_child)
        #再右
        if root.right_child is not None:
            print_tree_after_order(root.right_child)
        #先根
        print(root.data)
    

    我们来用程序验证下这三种方式是否正确:

    if __name__ == '__main__':
        root=BiTNode(1)
        root.left_child=BiTNode(2)
        root.right_child=BiTNode(3)
        root.left_child.left_child=BiTNode(4)
        root.left_child.right_child = BiTNode(4)
        print("前序:\n")
        print_tree_pre_order(root)
        print("中序:\n")
        print_tree_mid_order(root)
        print("后序:\n")
        print_tree_after_order(root)
    

    运行结果:


    image.png

    从运行性结果来讲我们的程序是对的。

    全部代码:

    #二叉树有顺序存储和链式存储两种,这里用的链式存储
    #遍历二叉树的三种方法:前序、中序、后序
    #构造二叉树节点类型
    class BiTNode:
        """模拟二叉树节点"""
        def __init__(self,arg):
            self.data = arg
            self.left_child = None
            self.right_child = None
    
    #前序遍历
    def print_tree_pre_order(root):
        #先判断二叉树是否为空
        #if root.left_child is None and root.right_child is None:
        if root is None:
            return root
        #先根
        print(root.data)
        #再左
        if root.left_child is not None:
            print_tree_pre_order(root.left_child)
        #再右
        if root.right_child is not None:
            print_tree_pre_order(root.right_child)
    
    #中序遍历
    def print_tree_mid_order(root):
        #先判断二叉树是否为空,当左右节点都为空时
        if root is None:
            return
        #中序遍历 左根右
        #遍历左子树
        if root.left_child is not None:
            print_tree_mid_order(root.left_child)
        #遍历根节点
        print(root.data)
        #遍历右子树
        if root.right_child is not None:
            print_tree_mid_order(root.right_child)
    
    #后序遍历
    def print_tree_after_order(root):
        #先判断二叉树是否为空
        if root is None:
            return root
        #再左
        if root.left_child is not None:
            print_tree_after_order(root.left_child)
        #再右
        if root.right_child is not None:
            print_tree_after_order(root.right_child)
        #先根
        print(root.data)
        
    
    if __name__ == '__main__':
        root=BiTNode(1)
        root.left_child=BiTNode(2)
        root.right_child=BiTNode(3)
        root.left_child.left_child=BiTNode(4)
        root.left_child.right_child = BiTNode(4)
        print("前序:\n")
        print_tree_pre_order(root)
        print("中序:\n")
        print_tree_mid_order(root)
        print("后序:\n")
        print_tree_after_order(root)
    
    

    前段时间接触了机器学习,安装tensorflow时遇到了不少问题,最后还是没有安装成功,很难受,说什么DLL加载失败,网上查一下,挺多人遇到的,github上看了,歪果仁写的解决方案,大概能看懂,但是好像并没有解决我的问题,所以打算先放放,而且电脑也没有支持的gpu,以后在弄吧!

    至于二叉树的其他操作,我会慢慢学的!

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