数据结构和算法(Python实现)-06-二叉树

1、二叉树的基本介绍

  定义:二叉树是 n 个结点的有限集合,该集合为空集,或者由一个根结点和两棵互不相交的、分别称为根结点的左子树和右子树的二叉树组成。下图是一个简单的二叉树:

二叉树.png

2、二叉树的Python实现

  本文使用结点和引用的方式实现树。在这种情况下,我们将定义具有根结点,以及左子树和右子树属性的类。以下代码构建了 结点 和 二叉树 两个类,并采用引用的方式实现了上文图中所示的二叉树(可以编写二叉树的创建函数去实现树),具体代码如下:

'''定义树节点'''
'''二叉树节点类'''
class Node():
    
    def __init__(self, item):
        self.item = item
        self.left = None
        self.right = None
        
    def getName(self):
        
        return self.item
        
'''二叉树类'''

class Tree():
    
    def __init__(self, root):
        self.root = root
        
        
n0 = Node(0)

n1 = Node(1)
n2 = Node(2)

n0.left = n1
n0.right = n2

n3 = Node(3)
n4 = Node(4)
n1.left = n3
n1.right = n4

n5 = Node(5)
n6 = Node(6)
n2.left = n5
n2.right = n6

n7 = Node(7)
n3.right = n7

3、二叉树的遍历

  二叉树常见的遍历方式有前序遍历、中序遍历和后序遍历。
  前序遍历:在前序遍历中,我们先访问根节点,然后递归地前序遍历访问左子树,再递归地前序遍历访问右子树。
  中序遍历:在中序遍历中,我们递归地中序遍历访问左子树,然后访问根节点,最后再递归地中序遍历访问右子树。
  后序遍历:在后序遍历中,我们先递归地后序遍历访问左子树和右子树,最后访问根节点。
  三种遍历的遍历顺序如下图所示:

二叉树遍历.png

  前序遍历访问结点次序:0-1-3-7-4-2-5-6
  中序遍历访问结点次序:3-7-1-4-0-5-2-6
  后序遍历访问结点次序:7-3-4-1-5-6-2-0

  二叉树上述三种遍历方式的递归实现代码如下:

# 前序遍历递归实现
def pre_traverse_r(root):
    
    if root == None:
        return
    
    else:
        print(root.getName())
        pre_traverse_r(root.left)
        pre_traverse_r(root.right)
        
# 中序遍历递归实现
def in_traverse_r(root):
    
    if root == None:
        return
    
    else:
        in_traverse_r(root.left)
        print(root.getName())
        in_traverse_r(root.right)
        
# 后序遍历递归实现
def post_traverse_r(root):
    
    if root == None:
        return
    
    else:
        post_traverse_r(root.left)
        post_traverse_r(root.right)
        print(root.getName())

  基于上文构建的二叉树,依次执行三种遍历方式,打印结点:

print('前序遍历:')
pre_traverse_r(n0)
print('中序遍历:')
in_traverse_r(n0)
print('后序遍历:')
post_traverse_r(n0)

  打印结点的顺序如下:

前序遍历:
0
1
3
7
4
2
5
6
中序遍历:
3
7
1
4
0
5
2
6
后序遍历:
7
3
4
1
5
6
2
0
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