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python实现二叉树数据结构的多种遍历方式

python实现二叉树数据结构的多种遍历方式

作者: Python之战 | 来源:发表于2019-04-12 22:53 被阅读0次

    二叉树的遍历比较有意思,首先是遍历的方式比较多,大的来说分为深度遍历和广度遍历,深度遍历又分为先序遍历/中序遍历/后序遍历,其中深度遍历用递归来实现,广度遍历用队列来实现。

    深度遍历和广度遍历是相对的概念,深度遍历是沿着树的深度遍历树的节点,尽可能深的搜索树的分支;广度遍历是从树的根层级开始一层一层的遍历,遍历完上一层再遍历下一层;如下:

    image

    深度遍历顺序:0-1-3-7-8-4-9-2-5-6(先序遍历)

    广度遍历顺序:0-1-2-3-4-5-6-7-8-9

    但对于深度遍历而言还有三种方式:先序遍历/中序遍历/后序遍历;先序遍历的顺序为:根节点->左子树->右子树;中序遍历为:左子树->根节点->右子树;当然后序遍历是:左子树->右子树->根节点;其中的序指的是根节点相对于左右节点的遍历位置。

    在上二叉树中我们按照深度遍历的三种方式得到的顺序如下:

    先序遍历:0-1-3-7-8-4-9-2-5-6

    中序遍历:7-3-8-1-9-4-0-5-2-6

    后序遍历:7-8-3-9-4-1-5-6-2-0

    注意:先序遍历是从上往下看,中序遍历和后续遍历是从下往上看,从哪里开始就决定了什么相对简单二叉树的权重。

    深度遍历的实现:

    class Node:
        """节点类"""
        def __init__(self, elem, lchild=None, rchild=None):
            self.elem = elem
            self.lchild = lchild
            self.rchild = rchild
    
    class Tree:
        """树类"""
        def __init__(self, root=None):
            self._root = root
    
        def add(self, item):
            node = Node(item)
            if not self._root:
                self._root = node
                return
            queue = [self._root]
            while queue:
                cur = queue.pop(0)
                if not cur.lchild:
                    cur.lchild = node
                    return
                elif not cur.rchild:
                    cur.rchild = node
                    return
                else:
                    queue.append(cur.rchild)
                    queue.append(cur.lchild)
    
        def preorder(self, root):
            """
            先序遍历-递归实现
            :param root:
            :return:
            """
            if not root:
                raise ValueError("ROOT ERROR")
            print(root.elem)
            self.preorder(root.lchild)
            self.preorder(root.rchild)
    
        def inorder(self, root):
            """
            中序遍历-递归实现
            :param root:
            :return:
            """
            if not root:
                raise ValueError("ROOT ERROR")
            self.inorder(root.lchild)
            print(root.elem)
            self.inorder(root.rchild)
    
        def postorder(self, root):
            """
            后序遍历-递归实现
            :param root: 
            :return: 
            """
            if not root:
                raise ValueError("ROOT ERROR")
            self.postorder(root.lchild)
            self.postorder(root.rchild)
            print(root.elem)
    
    

    广度遍历的实现;

    class Node:
        """节点类"""
        def __init__(self, elem, lchild=None, rchild=None):
            self.elem = elem
            self.lchild = lchild
            self.rchild = rchild
    
    class Tree:
        """树类"""
        def __init__(self, root=None):
            self._root = root
    
        def breadth_travel(self, root):
            """
            广度优先-队列实现
            :param root:
            :return:
            """
            if not root:
                raise ValueError("ROOT ERROR")
            queue = [root]
            while queue:
                node = queue.pop(0)
                print(node.elem)
                if node.lchild:
                    queue.append(node.lchild)
                elif node.rchild:
                    queue.append(node.rchild)
    
    

    递归函数使得二叉树的遍历操作更加的简洁,上面的深度遍历的三种方式除了递归以外,还可以使用堆栈的结构来实现,如果感兴趣可自行实现。

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