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Wie implementiere ich einen Binärbaum?

Welches ist die beste Datenstruktur, die zum Implementieren des Binary Tree in Python verwendet werden kann?

79
Bruce

Hier ist meine einfache rekursive Implementierung des Binärbaums. 

#!/usr/bin/python

class Node:
    def __init__(self, val):
        self.l = None
        self.r = None
        self.v = val

class Tree:
    def __init__(self):
        self.root = None

    def getRoot(self):
        return self.root

    def add(self, val):
        if(self.root == None):
            self.root = Node(val)
        else:
            self._add(val, self.root)

    def _add(self, val, node):
        if(val < node.v):
            if(node.l != None):
                self._add(val, node.l)
            else:
                node.l = Node(val)
        else:
            if(node.r != None):
                self._add(val, node.r)
            else:
                node.r = Node(val)

    def find(self, val):
        if(self.root != None):
            return self._find(val, self.root)
        else:
            return None

    def _find(self, val, node):
        if(val == node.v):
            return node
        Elif(val < node.v and node.l != None):
            self._find(val, node.l)
        Elif(val > node.v and node.r != None):
            self._find(val, node.r)

    def deleteTree(self):
        # garbage collector will do this for us. 
        self.root = None

    def printTree(self):
        if(self.root != None):
            self._printTree(self.root)

    def _printTree(self, node):
        if(node != None):
            self._printTree(node.l)
            print str(node.v) + ' '
            self._printTree(node.r)

#     3
# 0     4
#   2      8
tree = Tree()
tree.add(3)
tree.add(4)
tree.add(0)
tree.add(8)
tree.add(2)
tree.printTree()
print (tree.find(3)).v
print tree.find(10)
tree.deleteTree()
tree.printTree()
72
djra
# simple binary tree
# in this implementation, a node is inserted between an existing node and the root


class BinaryTree():

    def __init__(self,rootid):
      self.left = None
      self.right = None
      self.rootid = rootid

    def getLeftChild(self):
        return self.left
    def getRightChild(self):
        return self.right
    def setNodeValue(self,value):
        self.rootid = value
    def getNodeValue(self):
        return self.rootid

    def insertRight(self,newNode):
        if self.right == None:
            self.right = BinaryTree(newNode)
        else:
            tree = BinaryTree(newNode)
            tree.right = self.right
            self.right = tree

    def insertLeft(self,newNode):
        if self.left == None:
            self.left = BinaryTree(newNode)
        else:
            tree = BinaryTree(newNode)
            tree.left = self.left
            self.left = tree


def printTree(tree):
        if tree != None:
            printTree(tree.getLeftChild())
            print(tree.getNodeValue())
            printTree(tree.getRightChild())



# test tree

def testTree():
    myTree = BinaryTree("Maud")
    myTree.insertLeft("Bob")
    myTree.insertRight("Tony")
    myTree.insertRight("Steven")
    printTree(myTree)

Lesen Sie hier mehr darüber: - Dies ist eine sehr einfache Implementierung eines Binärbaums. 

Dieses ist ein Nizza-Tutorial mit Fragen dazwischen

25
Rahul

Einfache Implementierung von BST in Python 

class TreeNode:
    def __init__(self, value):
        self.left = None;
        self.right = None;
        self.data = value;

class Tree:
    def __init__(self):
        self.root = None;

    def addNode(self, node, value):
        if(node==None):
            self.root = TreeNode(value);
        else:
            if(value<node.data):
                if(node.left==None):
                    node.left = TreeNode(value)
                else:
                    self.addNode(node.left, value);
            else:
                if(node.right==None):
                    node.right = TreeNode(value)
                else:
                    self.addNode(node.right, value);

    def printInorder(self, node):
        if(node!=None):
            self.printInorder(node.left)
            print(node.data)
            self.printInorder(node.right)

def main():
    testTree = Tree()
    testTree.addNode(testTree.root, 200)
    testTree.addNode(testTree.root, 300)
    testTree.addNode(testTree.root, 100)
    testTree.addNode(testTree.root, 30)
    testTree.printInorder(testTree.root)
8
Fox

Eine sehr schnelle und unkomplizierte Methode zum Implementieren eines binären Baums mithilfe von Listen . Nicht die effizienteste, und auch keine nil-Werte werden allzu gut verarbeitet . Aber es ist sehr transparent (zumindest für mich):

def _add(node, v):
    new = [v, [], []]
    if node:
        left, right = node[1:]
        if not left:
            left.extend(new)
        Elif not right:
            right.extend(new)
        else:
            _add(left, v)
    else:
        node.extend(new)

def binary_tree(s):
    root = []
    for e in s:
        _add(root, e)
    return root

def traverse(n, order):
    if n:
        v = n[0]
        if order == 'pre':
            yield v
        for left in traverse(n[1], order):
            yield left
        if order == 'in':
            yield v
        for right in traverse(n[2], order):
            yield right
        if order == 'post':
            yield v

Einen Baum aus einem iterierbaren Objekt erstellen:

 >>> tree = binary_tree('A B C D E'.split())
 >>> print tree
 ['A', ['B', ['D', [], []], ['E', [], []]], ['C', [], []]]

Einen Baum durchqueren:

 >>> list(traverse(tree, 'pre')), list(traverse(tree, 'in')), list(traverse(tree, 'post'))
 (['A', 'B', 'D', 'E', 'C'],
  ['D', 'B', 'E', 'A', 'C'],
  ['D', 'E', 'B', 'C', 'A'])
7
p7k

Ich kann nicht umhin zu bemerken, dass die meisten Antworten hier einen binären Suchbaum implementieren. Binärer Suchbaum! = Binärer Baum.

  • Ein binärer Suchbaum hat eine sehr spezifische Eigenschaft: Für jeden Knoten X ist der Schlüssel von X größer als der Schlüssel eines Nachkommens seines linken Kindes und kleiner als der Schlüssel eines Nachkommens seines rechten Kindes.

  • Ein binärer Baum sieht keine solche Einschränkung vor. Ein binärer Baum ist einfach eine Datenstruktur mit einem 'Schlüsselelement' und zwei untergeordneten Elementen, beispielsweise 'links' und 'rechts'.

  • Ein Baum ist ein noch allgemeinerer Fall eines Binärbaums, bei dem jeder Knoten eine beliebige Anzahl von Kindern haben kann. Normalerweise hat jeder Knoten ein 'children'-Element vom Typ list/array.

Um die Frage des OP zu beantworten, füge ich eine vollständige Implementierung eines Binary Tree in Python ein. Die zugrunde liegende Datenstruktur, die jeden BinaryTreeNode speichert, ist ein Wörterbuch, sofern es optimale O(1) - Lookups bietet. Ich habe auch Tiefen- und Breitendurchquerungen implementiert. Dies sind sehr häufige Operationen an Bäumen.

from collections import deque

class BinaryTreeNode:
    def __init__(self, key, left=None, right=None):
        self.key = key
        self.left = left
        self.right = right

    def __repr__(self):
        return "%s l: (%s) r: (%s)" % (self.key, self.left, self.right)

    def __eq__(self, other):
        if self.key == other.key and \
            self.right == other.right and \
                self.left == other.left:
            return True
        else:
            return False

class BinaryTree:
    def __init__(self, root_key=None):
        # maps from BinaryTreeNode key to BinaryTreeNode instance.
        # Thus, BinaryTreeNode keys must be unique.
        self.nodes = {}
        if root_key is not None:
            # create a root BinaryTreeNode
            self.root = BinaryTreeNode(root_key)
            self.nodes[root_key] = self.root

    def add(self, key, left_key=None, right_key=None):
        if key not in self.nodes:
            # BinaryTreeNode with given key does not exist, create it
            self.nodes[key] = BinaryTreeNode(key)
        # invariant: self.nodes[key] exists

        # handle left child
        if left_key is None:
            self.nodes[key].left = None
        else:
            if left_key not in self.nodes:
                self.nodes[left_key] = BinaryTreeNode(left_key)
            # invariant: self.nodes[left_key] exists
            self.nodes[key].left = self.nodes[left_key]

        # handle right child
        if right_key == None:
            self.nodes[key].right = None
        else:
            if right_key not in self.nodes:
                self.nodes[right_key] = BinaryTreeNode(right_key)
            # invariant: self.nodes[right_key] exists
            self.nodes[key].right = self.nodes[right_key]

    def remove(self, key):
        if key not in self.nodes:
            raise ValueError('%s not in tree' % key)
        # remove key from the list of nodes
        del self.nodes[key]
        # if node removed is left/right child, update parent node
        for k in self.nodes:
            if self.nodes[k].left and self.nodes[k].left.key == key:
                self.nodes[k].left = None
            if self.nodes[k].right and self.nodes[k].right.key == key:
                self.nodes[k].right = None
        return True

    def _height(self, node):
        if node is None:
            return 0
        else:
            return 1 + max(self._height(node.left), self._height(node.right))

    def height(self):
        return self._height(self.root)

    def size(self):
        return len(self.nodes)

    def __repr__(self):
        return str(self.traverse_inorder(self.root))

    def bfs(self, node):
        if not node or node not in self.nodes:
            return
        reachable = []    
        q = deque()
        # add starting node to queue
        q.append(node)
        while len(q):
            visit = q.popleft()
            # add currently visited BinaryTreeNode to list
            reachable.append(visit)
            # add left/right children as needed
            if visit.left:
                q.append(visit.left)
            if visit.right:
                q.append(visit.right)
        return reachable

    # visit left child, root, then right child
    def traverse_inorder(self, node, reachable=None):
        if not node or node.key not in self.nodes:
            return
        if reachable is None:
            reachable = []
        self.traverse_inorder(node.left, reachable)
        reachable.append(node.key)
        self.traverse_inorder(node.right, reachable)
        return reachable

    # visit left and right children, then root
    # root of tree is always last to be visited
    def traverse_postorder(self, node, reachable=None):
        if not node or node.key not in self.nodes:
            return
        if reachable is None:
            reachable = []
        self.traverse_postorder(node.left, reachable)
        self.traverse_postorder(node.right, reachable)
        reachable.append(node.key)
        return reachable

    # visit root, left, then right children
    # root is always visited first
    def traverse_preorder(self, node, reachable=None):
        if not node or node.key not in self.nodes:
            return
        if reachable is None:
            reachable = []
        reachable.append(node.key)
        self.traverse_preorder(node.left, reachable)
        self.traverse_preorder(node.right, reachable)
        return reachable
3

sie müssen nicht zwei Klassen haben

class Tree:
    val = None
    left = None
    right = None

    def __init__(self, val):
        self.val = val


    def insert(self, val):
        if self.val is not None:
            if val < self.val:
                if self.left is not None:
                    self.left.insert(val)
                else:
                    self.left = Tree(val)
            Elif val > self.val:
                if self.right is not None:
                    self.right.insert(val)
                else:
                    self.right = Tree(val)
            else:
                return
        else:
            self.val = val
            print("new node added")

    def showTree(self):
        if self.left is not None:
            self.left.showTree()
        print(self.val, end = ' ')
        if self.right is not None:
            self.right.showTree()
3
dshri

Ein bisschen mehr "Pythonic"?

class Node:
    def __init__(self, value):
        self.value = value
        self.left = None
        self.right = None

    def __repr__(self):
        return str(self.value)



class BST:
    def __init__(self):
        self.root = None

    def __repr__(self):
        self.sorted = []
        self.get_inorder(self.root)
        return str(self.sorted)

    def get_inorder(self, node):
        if node:
            self.get_inorder(node.left)
            self.sorted.append(str(node.value))
            self.get_inorder(node.right)

    def add(self, value):
        if not self.root:
            self.root = Node(value)
        else:
            self._add(self.root, value)

    def _add(self, node, value):
        if value <= node.value:
            if node.left:
                self._add(node.left, value)
            else:
                node.left = Node(value)
        else:
            if node.right:
                self._add(node.right, value)
            else:
                node.right = Node(value)



from random import randint

bst = BST()

for i in range(100):
    bst.add(randint(1, 1000))
print (bst)
2
binithb
#!/usr/bin/python

class BinaryTree:
    def __init__(self, left, right, data):
        self.left = left
        self.right = right
        self.data = data


    def pre_order_traversal(root):
        print(root.data, end=' ')

        if root.left != None:
            pre_order_traversal(root.left)

        if root.right != None:
            pre_order_traversal(root.right)

    def in_order_traversal(root):
        if root.left != None:
            in_order_traversal(root.left)
        print(root.data, end=' ')
        if root.right != None:
            in_order_traversal(root.right)

    def post_order_traversal(root):
        if root.left != None:
            post_order_traversal(root.left)
        if root.right != None:
            post_order_traversal(root.right)
        print(root.data, end=' ')
2
shanks

Ich weiß, dass bereits viele gute Lösungen veröffentlicht wurden, aber ich habe normalerweise einen anderen Ansatz für Binärbäume: Wenn Sie mit einer Knotenklasse arbeiten und diese direkt implementieren, ist dies besser lesbar Schlagen Sie vor, eine Komplexitätsebene hinzuzufügen und die Knoten in einer Python-Liste zu speichern und dann ein Baumverhalten nur anhand der Liste zu simulieren.

Sie können weiterhin eine Knotenklasse definieren, um die Knoten bei Bedarf endgültig im Baum darzustellen. Wenn Sie sie jedoch in einer einfachen Form [Wert, links, rechts] in einer Liste aufbewahren, wird höchstens die Hälfte des Speichers verbraucht!

Hier ist ein kurzes Beispiel für eine Binary Search Tree-Klasse, in der die Knoten in einem Array gespeichert sind. Es bietet grundlegende Funktionen wie Hinzufügen, Entfernen, Suchen ...

"""
Basic Binary Search Tree class without recursion...
"""

__author__ = "@fbparis"

class Node(object):
    __slots__ = "value", "parent", "left", "right"
    def __init__(self, value, parent=None, left=None, right=None):
        self.value = value
        self.parent = parent
        self.left = left
        self.right = right

    def __repr__(self):
        return "<%s object at %s: parent=%s, left=%s, right=%s, value=%s>" % (self.__class__.__name__, hex(id(self)), self.parent, self.left, self.right, self.value)

class BinarySearchTree(object):
    __slots__ = "_tree"
    def __init__(self, *args):
        self._tree = []
        if args:
            for x in args[0]:
                self.add(x)

    def __len__(self):
        return len(self._tree)

    def __repr__(self):
        return "<%s object at %s with %d nodes>" % (self.__class__.__name__, hex(id(self)), len(self))

    def __str__(self, nodes=None, level=0):
        ret = ""
        if nodes is None:
            if len(self):
                nodes = [0]
            else:
                nodes = []
        for node in nodes:
            if node is None:
                continue
            ret += "-" * level + " %s\n" % self._tree[node][0]
            ret += self.__str__(self._tree[node][2:4], level + 1)
        if level == 0:
            ret = ret.strip()
        return ret

    def __contains__(self, value):
        if len(self):
            node_index = 0
            while self._tree[node_index][0] != value:
                if value < self._tree[node_index][0]:
                    node_index = self._tree[node_index][2]
                else:
                    node_index = self._tree[node_index][3]
                if node_index is None:
                    return False
            return True
        return False

    def __eq__(self, other):
        return self._tree == other._tree

    def add(self, value):
        if len(self):
            node_index = 0
            while self._tree[node_index][0] != value:
                if value < self._tree[node_index][0]:
                    b = self._tree[node_index][2]
                    k = 2
                else:
                    b = self._tree[node_index][3]
                    k = 3
                if b is None:
                    self._tree[node_index][k] = len(self)
                    self._tree.append([value, node_index, None, None])
                    break
                node_index = b
        else:
            self._tree.append([value, None, None, None])

    def remove(self, value):
        if len(self):
            node_index = 0
            while self._tree[node_index][0] != value:
                if value < self._tree[node_index][0]:
                    node_index = self._tree[node_index][2]
                else:
                    node_index = self._tree[node_index][3]
                if node_index is None:
                    raise KeyError
            if self._tree[node_index][2] is not None:
                b, d = 2, 3
            Elif self._tree[node_index][3] is not None:
                b, d = 3, 2
            else:
                i = node_index
                b = None
            if b is not None:
                i = self._tree[node_index][b]
                while self._tree[i][d] is not None:
                    i = self._tree[i][d]
                p = self._tree[i][1]
                b = self._tree[i][b]
                if p == node_index:
                    self._tree[p][5-d] = b
                else:
                    self._tree[p][d] = b
                if b is not None:
                    self._tree[b][1] = p
                self._tree[node_index][0] = self._tree[i][0]
            else:
                p = self._tree[i][1]
                if p is not None:
                    if self._tree[p][2] == i:
                        self._tree[p][2] = None
                    else:
                        self._tree[p][3] = None
            last = self._tree.pop()
            n = len(self)
            if i < n:
                self._tree[i] = last[:]
                if last[2] is not None:
                    self._tree[last[2]][1] = i
                if last[3] is not None:
                    self._tree[last[3]][1] = i
                if self._tree[last[1]][2] == n:
                    self._tree[last[1]][2] = i
                else:
                    self._tree[last[1]][3] = i
        else:
            raise KeyError

    def find(self, value):
        if len(self):
            node_index = 0
            while self._tree[node_index][0] != value:
                if value < self._tree[node_index][0]:
                    node_index = self._tree[node_index][2]
                else:
                    node_index = self._tree[node_index][3]
                if node_index is None:
                    return None
            return Node(*self._tree[node_index])
        return None

Ich habe ein übergeordnetes Attribut hinzugefügt, damit Sie jeden Knoten entfernen und die BST-Struktur beibehalten können.

Entschuldigen Sie die Lesbarkeit, insbesondere für die Funktion "Entfernen". Grundsätzlich wird beim Entfernen eines Knotens das Baum-Array eingefügt und durch das letzte Element ersetzt (es sei denn, wir wollten den letzten Knoten entfernen). Um die BST-Struktur beizubehalten, wird der entfernte Knoten durch die maximale Anzahl seiner linken oder der minimalen Anzahl seiner rechten untergeordneten Knoten ersetzt. Einige Vorgänge müssen ausgeführt werden, damit die Indizes gültig bleiben, sind jedoch schnell genug.

Ich habe diese Technik für fortgeschrittenere Dinge verwendet, um einige große Wörterbücher mit einem internen Radix-Trie zu erstellen, und ich konnte den Speicherverbrauch durch 7-8 teilen (Sie können ein Beispiel hier sehen: https://Gist.github.com/fbparis/b3ddd5673b603b42c880974b23db7cda )

1
fbparis
import random

class TreeNode:
    def __init__(self, key):
        self.key = key
        self.left = None
        self.right = None
        self.p = None

class BinaryTree:
    def __init__(self):
        self.root = None

    def length(self):
        return self.size

    def inorder(self, node):
        if node == None:
            return None
        else:
            self.inorder(node.left)
            print node.key,
            self.inorder(node.right)

    def search(self, k):
        node = self.root
        while node != None:
            if node.key == k:
                return node
            if node.key > k:
                node = node.left
            else:
                node = node.right
        return None

    def minimum(self, node):
        x = None
        while node.left != None:
            x = node.left
            node = node.left
        return x

    def maximum(self, node):
        x = None
        while node.right != None:
            x = node.right
            node = node.right
        return x

    def successor(self, node):
        parent = None
        if node.right != None:
            return self.minimum(node.right)
        parent = node.p
        while parent != None and node == parent.right:
            node = parent
            parent = parent.p
        return parent

    def predecessor(self, node):
        parent = None
        if node.left != None:
            return self.maximum(node.left)
        parent = node.p
        while parent != None and node == parent.left:
            node = parent
            parent = parent.p
        return parent

    def insert(self, k):
        t = TreeNode(k)
        parent = None
        node = self.root
        while node != None:
            parent = node
            if node.key > t.key:
                node = node.left
            else:
                node = node.right
        t.p = parent
        if parent == None:
            self.root = t
        Elif t.key < parent.key:
            parent.left = t
        else:
            parent.right = t
        return t


    def delete(self, node):
        if node.left == None:
            self.transplant(node, node.right)
        Elif node.right == None:
            self.transplant(node, node.left)
        else:
            succ = self.minimum(node.right)
            if succ.p != node:
                self.transplant(succ, succ.right)
                succ.right = node.right
                succ.right.p = succ
            self.transplant(node, succ)
            succ.left = node.left
            succ.left.p = succ

    def transplant(self, node, newnode):
        if node.p == None:
            self.root = newnode
        Elif node == node.p.left:
            node.p.left = newnode
        else:
            node.p.right = newnode
        if newnode != None:
            newnode.p = node.p
1
water0

Diese Implementierung unterstützt Einfüge-, Such- und Löschvorgänge, ohne die Struktur der Baumstruktur zu zerstören. Dies ist kein banierter Baum.

# Class for construct the nodes of the tree. (Subtrees)
class Node:
def __init__(self, key, parent_node = None):
    self.left = None
    self.right = None
    self.key = key
    if parent_node == None:
        self.parent = self
    else:
        self.parent = parent_node

# Class with the  structure of the tree. 
# This Tree is not balanced.
class Tree:
def __init__(self):
    self.root = None

# Insert a single element
def insert(self, x):
    if(self.root == None):
        self.root = Node(x)
    else:
        self._insert(x, self.root)

def _insert(self, x, node):
    if(x < node.key):
        if(node.left == None):
            node.left = Node(x, node)
        else:
            self._insert(x, node.left)
    else:
        if(node.right == None):
            node.right = Node(x, node)
        else:
            self._insert(x, node.right)

# Given a element, return a node in the tree with key x. 
def find(self, x):
    if(self.root == None):
        return None
    else:
        return self._find(x, self.root)
def _find(self, x, node):
    if(x == node.key):
        return node
    Elif(x < node.key):
        if(node.left == None):
            return None
        else:
            return self._find(x, node.left)
    Elif(x > node.key):
        if(node.right == None):
            return None
        else:
            return self._find(x, node.right)

# Given a node, return the node in the tree with the next largest element.
def next(self, node):
    if node.right != None:
        return self._left_descendant(node.right)
    else:
        return self._right_ancestor(node)

def _left_descendant(self, node):
    if node.left == None:
        return node
    else:
        return self._left_descendant(node.left)

def _right_ancestor(self, node):
    if node.key <= node.parent.key:
        return node.parent
    else:
        return self._right_ancestor(node.parent)

# Delete an element of the tree
def delete(self, x):
    node = self.find(x)
    if node == None:
        print(x, "isn't in the tree")
    else:
        if node.right == None:
            if node.left == None:
                if node.key < node.parent.key:
                    node.parent.left = None
                    del node # Clean garbage
                else:
                    node.parent.right = None
                    del Node # Clean garbage
            else:
                node.key = node.left.key
                node.left = None
        else:
            x = self.next(node)
            node.key = x.key
            x = None


# tests
t = Tree()
t.insert(5)
t.insert(8)
t.insert(3)
t.insert(4)
t.insert(6)
t.insert(2)

t.delete(8)
t.delete(5)

t.insert(9)
t.insert(1)

t.delete(2)
t.delete(100)

# Remember: Find method return the node object. 
# To return a number use t.find(nº).key
# But it will cause an error if the number is not in the tree.
print(t.find(5)) 
print(t.find(8))
print(t.find(4))
print(t.find(6))
print(t.find(9))
0

Eine gute Implementierung des binären search - Baums aus hier :

'''
A binary search Tree
'''
from __future__ import print_function
class Node:

    def __init__(self, label, parent):
        self.label = label
        self.left = None
        self.right = None
        #Added in order to delete a node easier
        self.parent = parent

    def getLabel(self):
        return self.label

    def setLabel(self, label):
        self.label = label

    def getLeft(self):
        return self.left

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

    def getRight(self):
        return self.right

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

    def getParent(self):
        return self.parent

    def setParent(self, parent):
        self.parent = parent

class BinarySearchTree:

    def __init__(self):
        self.root = None

    def insert(self, label):
        # Create a new Node
        new_node = Node(label, None)
        # If Tree is empty
        if self.empty():
            self.root = new_node
        else:
            #If Tree is not empty
            curr_node = self.root
            #While we don't get to a leaf
            while curr_node is not None:
                #We keep reference of the parent node
                parent_node = curr_node
                #If node label is less than current node
                if new_node.getLabel() < curr_node.getLabel():
                #We go left
                    curr_node = curr_node.getLeft()
                else:
                    #Else we go right
                    curr_node = curr_node.getRight()
            #We insert the new node in a leaf
            if new_node.getLabel() < parent_node.getLabel():
                parent_node.setLeft(new_node)
            else:
                parent_node.setRight(new_node)
            #Set parent to the new node
            new_node.setParent(parent_node)      

    def delete(self, label):
        if (not self.empty()):
            #Look for the node with that label
            node = self.getNode(label)
            #If the node exists
            if(node is not None):
                #If it has no children
                if(node.getLeft() is None and node.getRight() is None):
                    self.__reassignNodes(node, None)
                    node = None
                #Has only right children
                Elif(node.getLeft() is None and node.getRight() is not None):
                    self.__reassignNodes(node, node.getRight())
                #Has only left children
                Elif(node.getLeft() is not None and node.getRight() is None):
                    self.__reassignNodes(node, node.getLeft())
                #Has two children
                else:
                    #Gets the max value of the left branch
                    tmpNode = self.getMax(node.getLeft())
                    #Deletes the tmpNode
                    self.delete(tmpNode.getLabel())
                    #Assigns the value to the node to delete and keesp tree structure
                    node.setLabel(tmpNode.getLabel())

    def getNode(self, label):
        curr_node = None
        #If the tree is not empty
        if(not self.empty()):
            #Get tree root
            curr_node = self.getRoot()
            #While we don't find the node we look for
            #I am using lazy evaluation here to avoid NoneType Attribute error
            while curr_node is not None and curr_node.getLabel() is not label:
                #If node label is less than current node
                if label < curr_node.getLabel():
                    #We go left
                    curr_node = curr_node.getLeft()
                else:
                    #Else we go right
                    curr_node = curr_node.getRight()
        return curr_node

    def getMax(self, root = None):
        if(root is not None):
            curr_node = root
        else:
            #We go deep on the right branch
            curr_node = self.getRoot()
        if(not self.empty()):
            while(curr_node.getRight() is not None):
                curr_node = curr_node.getRight()
        return curr_node

    def getMin(self, root = None):
        if(root is not None):
            curr_node = root
        else:
            #We go deep on the left branch
            curr_node = self.getRoot()
        if(not self.empty()):
            curr_node = self.getRoot()
            while(curr_node.getLeft() is not None):
                curr_node = curr_node.getLeft()
        return curr_node

    def empty(self):
        if self.root is None:
            return True
        return False

    def __InOrderTraversal(self, curr_node):
        nodeList = []
        if curr_node is not None:
            nodeList.insert(0, curr_node)
            nodeList = nodeList + self.__InOrderTraversal(curr_node.getLeft())
            nodeList = nodeList + self.__InOrderTraversal(curr_node.getRight())
        return nodeList

    def getRoot(self):
        return self.root

    def __isRightChildren(self, node):
        if(node == node.getParent().getRight()):
            return True
        return False

    def __reassignNodes(self, node, newChildren):
        if(newChildren is not None):
            newChildren.setParent(node.getParent())
        if(node.getParent() is not None):
            #If it is the Right Children
            if(self.__isRightChildren(node)):
                node.getParent().setRight(newChildren)
            else:
                #Else it is the left children
                node.getParent().setLeft(newChildren)

    #This function traversal the tree. By default it returns an
    #In order traversal list. You can pass a function to traversal
    #The tree as needed by client code
    def traversalTree(self, traversalFunction = None, root = None):
        if(traversalFunction is None):
            #Returns a list of nodes in preOrder by default
            return self.__InOrderTraversal(self.root)
        else:
            #Returns a list of nodes in the order that the users wants to
            return traversalFunction(self.root)

    #Returns an string of all the nodes labels in the list 
    #In Order Traversal
    def __str__(self):
        list = self.__InOrderTraversal(self.root)
        str = ""
        for x in list:
            str = str + " " + x.getLabel().__str__()
        return str

def InPreOrder(curr_node):
    nodeList = []
    if curr_node is not None:
        nodeList = nodeList + InPreOrder(curr_node.getLeft())
        nodeList.insert(0, curr_node.getLabel())
        nodeList = nodeList + InPreOrder(curr_node.getRight())
    return nodeList

def testBinarySearchTree():
    r'''
    Example
                  8
                 / \
                3   10
               / \    \
              1   6    14
                 / \   /
                4   7 13 
    '''

    r'''
    Example After Deletion
                  7
                 / \
                1   4

    '''
    t = BinarySearchTree()
    t.insert(8)
    t.insert(3)
    t.insert(6)
    t.insert(1)
    t.insert(10)
    t.insert(14)
    t.insert(13)
    t.insert(4)
    t.insert(7)

    #Prints all the elements of the list in order traversal
    print(t.__str__())

    if(t.getNode(6) is not None):
        print("The label 6 exists")
    else:
        print("The label 6 doesn't exist")

    if(t.getNode(-1) is not None):
        print("The label -1 exists")
    else:
        print("The label -1 doesn't exist")

    if(not t.empty()):
        print(("Max Value: ", t.getMax().getLabel()))
        print(("Min Value: ", t.getMin().getLabel()))

    t.delete(13)
    t.delete(10)
    t.delete(8)
    t.delete(3)
    t.delete(6)
    t.delete(14)

    #Gets all the elements of the tree In pre order
    #And it prints them
    list = t.traversalTree(InPreOrder, t.root)
    for x in list:
        print(x)

if __== "__main__":
    testBinarySearchTree()
0
Alon Gouldman

Eine Knotenklasse ist das genügende Minimum, um einen binären Baum darzustellen. Andere Antworten sind zwar meist korrekt, aber für einen binären Baum nicht erforderlich (keine Erweiterung des Objekts erforderlich, keine BST erforderlich, kein Import von Deque usw.). 

class Node:

    def __init__(self, value = None):
        self.left  = None
        self.right = None
        self.value = value

Hier ist ein Beispiel eines Baumes: 

n1 = Node(1)
n2 = Node(2)
n3 = Node(3)
n1.left  = n2
n1.right = n3

In diesem Beispiel ist n1 die Wurzel des Baums mit n2, n3 als Kindern.

 enter image description here

0
apadana

Eine Node-basierte Klasse verbundener Knoten ist ein Standardansatz. Diese können schwer zu visualisieren sein.

Motiviert aus einem essay zu Python Patterns - Implementing Graphs, betrachten Sie ein einfaches Wörterbuch:

Gegeben

Ein binärer Baum

               a
              / \
             b   c
            / \   \
           d   e   f

Code

Erstellen Sie ein Wörterbuch aus eindeutigen Knoten:

tree = {
   "a": ["b", "c"],
   "b": ["d", "e"],
   "c": [None, "f"],
   "d": [None, None],
   "e": [None, None],
   "f": [None, None],
}

Details

  • Jedes Schlüssel-Wert-Paar ist ein eindeutiger Knoten , der auf seine untergeordneten Elemente verweist.
  • Eine Liste (oder Tupel) enthält ein geordnetes Paar von linken/rechten Kindern.
  • Bei einem Befehl, der die Einfügung angeordnet hat , wird angenommen, dass der erste Eintrag die Wurzel ist.
  • Gängige Methoden können Funktionen sein, die das Diktat mutieren oder durchlaufen (siehe find_all_paths() ).

Baumbasierte Funktionen umfassen häufig die folgenden allgemeinen Vorgänge:

  • Traverse: Liefert jeden Knoten in einer bestimmten Reihenfolge (normalerweise von links nach rechts)
    • breitensuche (BFS): Ebenen durchlaufen
    • tiefensuche (DFS): Verzweigungen zuerst durchlaufen (Pre-/In-/Post-Order)
  • Einfügen: Fügt dem Baum je nach Anzahl der Kinder einen Knoten hinzu
  • remove: Entferne einen Knoten abhängig von der Anzahl der Kinder
  • update: Führt fehlende Knoten von einem Baum zum anderen zusammen
  • visit: Liefert den Wert eines durchquerten Knotens

Hier zeigen wir eine dieser Funktionen - eine BFS-Durchquerung:

Beispiel

import collections as ct


def traverse(tree):
    """Yield nodes from a tree via BFS."""
    q = ct.deque()                                         # 1
    root = next(iter(tree))                                # 2
    q.append(root)

    while q:
        node = q.popleft()
        children = filter(None, tree.get(node))
        for n in children:                                 # 3 
            q.append(n)
        yield node
list(traverse(tree))
# ['a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f']

Dies ist ein width-first-Suchalgorithmus (Level-Order-Algorithmus) , der auf ein Diktat von Knoten und Kindern angewendet wird.

  1. Initialisieren Sie eine FIFO Warteschlange . Wir verwenden eine deque , aber eine queue oder eine list funktioniert (letztere ist ineffizient).
  2. Holen Sie sich den Wurzelknoten und stellen Sie ihn in die Warteschlange (vorausgesetzt, die Wurzel ist der erste Eintrag im Wörterbuch, Python 3.6+).
  3. Einen Knoten iterativ aus der Warteschlange entfernen, seine untergeordneten Knoten in eine Warteschlange einreihen und den Knotenwert ermitteln.

Siehe auch dieses ausführliche tutorial zu Bäumen.

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pylang