python-022-实现二叉树结构以及前序中序后序遍历

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!

你可能感兴趣的:(python-022-实现二叉树结构以及前序中序后序遍历)