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資料結構-二叉樹(1)以及前序、中序、後序遍歷(python實現)

上篇文章我們介紹了樹的概念,今天我們來介紹一種特殊的樹——二叉樹,二叉樹的應用很廣,有很多特性。今天我們一一來為大家介紹。

二叉樹

顧名思義,二叉樹就是隻有兩個節點的樹,兩個節點分別為左節點和右節點,特別強調,即使只有一個子節點也要區分它是左節點還是右節點。

常見的二叉樹有一般二叉樹、完全二叉樹、滿二叉樹、線索二叉樹、霍夫曼樹、二叉排序樹、平衡二叉樹、紅黑樹、B樹這麼多種類。我們這篇文章中簡單介紹一般二叉樹、完全二叉樹和滿二叉樹。

一般二叉樹

很簡單,只要滿足子節點數不超過兩個的樹就是一棵二叉樹。長這樣:

滿二叉樹

滿二叉樹在一般二叉樹的基礎上要求除了最後一層的節點之外,每一個節點都必須有兩個子節點。

完全二叉樹

完全二叉樹要求從第一層到倒數第二層組成的樹是一顆滿二叉樹,最後一層的節點要滿足從左往右排列。

好,關於二叉樹的概念,我們就介紹到這裡,下面我們來介紹二叉樹的前序、中序、後序遍歷。

在此之前呢,我們先建立一顆二叉樹:

class BinaryTree:
    def __init__(self, data):
        self.data = data
        self.left = None
        self.right = None

    def get(self):
        return self.data

    def getLeft(self):
        return self.left

    def getRight(self):
        return self.right

    def setLeft(self, node):
        self.left = node

    def setRight(self, node):
        self.right = node

好,這裡我們定義好了一個二叉樹類,並給它添加了一下方法,然後我們來例項化一顆二叉樹:

binaryTree = BinaryTree(0)
binaryTree.setLeft(BinaryTree(1))
binaryTree.setRight(BinaryTree(2))
binaryTree.getLeft().setLeft(BinaryTree(3))
binaryTree.getLeft().setRight(BinaryTree(4))
binaryTree.getRight().setLeft(BinaryTree(5))
binaryTree.getRight().setRight(BinaryTree(6))

例項化好的二叉樹是長這個樣子的:

前序遍歷

接下來,我們對這棵樹進行前序遍歷。在此之前,我們介紹一下什麼是前序遍歷。

前面我們介紹過了樹的深度優先遍歷和廣度優先遍歷,這裡就不再贅述了。

前序遍歷的順序就是先遍歷樹的父節點,然後遍歷樹的左節點,然後遍歷樹的右節點,以此類推。

對於我們上面定義好的二叉樹來說,它的前序遍歷結果就是:0 -> 1 -> 3 -> 4 -> 2 -> 5 -> 6

對於前序、中序、後序遍歷來說,採用遞迴的方式是非常方便的。這裡我們就用遞迴來實現一下:

def preorderTraversal(now, result=[]):
    if now == None:
        return result
    result.append(now.data)
    preorderTraversal(now.left, result)
    preorderTraversal(now.right, result)
    return result


print(preorderTraversal(binaryTree))

執行結果:[0, 1, 3, 4, 2, 5, 6],是不是和我們之前手動遍歷的結果一樣呢。

中序遍歷

中序遍歷的順序是:先遍歷樹的左節點,再遍歷樹的父節點,再遍歷樹的右節點。

對於我們上面建立的二叉樹,它的中序遍歷結果就是:3 -> 1 -> 4 -> 0 -> 5 -> 2 -> 6

在前序遍歷的時候是先遍歷父節點,所以result.append(now.data),就在遍歷左節點和右節點的前面。

而中序遍歷要先遍歷左節點,所以result.append(now.data)就要在遍歷左節點的後面,遍歷右節點的前面。

def intermediateTraversal(now, result=[]):
    if now == None:
        return result
    intermediateTraversal(now.left, result)
    result.append(now.data)
    intermediateTraversal(now.right, result)
    return result


print(intermediateTraversal(binaryTree))

執行結果:[3, 1, 4, 0, 5, 2, 6]

後序遍歷

後序遍歷順序是:先遍歷樹的左節點,再遍歷樹的右節點,再遍歷樹的父節點。

對於我們上面建立的二叉樹,它的後序遍歷結果是:3 -> 4 -> 1 -> 5 -> 6 -> 2 -> 0

相應的遞迴方程為:

def postorderTraversal(now, result=[]):
    if now == None:
        return
    postorderTraversal(now.left, result)
    postorderTraversal(now.right, result)
    result.append(now.data)
    return result

print(postorderTraversal(binaryTree))

執行結果:[3, 4, 1, 5, 6, 2, 0]

好,今天我們關於二叉樹的三序遍歷就介紹到這裡了,接下來我們會接著介紹更多的二叉樹型別以及應用,記得關注我的文章。關於三序遍歷,你還有其他的實現方法嗎,留言告訴我們把