Python 實(shí)現(xiàn)二叉查找樹(shù)的示例代碼
二叉查找樹(shù)
- 所有 key 小于 V 的都被存儲(chǔ)在 V 的左子樹(shù)
- 所有 key 大于 V 的都存儲(chǔ)在 V 的右子樹(shù)
BST 的節(jié)點(diǎn)
class BSTNode(object):
def __init__(self, key, value, left=None, right=None):
self.key, self.value, self.left, self.right = key, value, left, right
二叉樹(shù)查找
如何查找一個(gè)指定的節(jié)點(diǎn)呢,根據(jù)定義我們知道每個(gè)內(nèi)部節(jié)點(diǎn)左子樹(shù)的 key 都比它小,右子樹(shù)的 key 都比它大,所以 對(duì)于帶查找的節(jié)點(diǎn) search_key,從根節(jié)點(diǎn)開(kāi)始,如果 search_key 大于當(dāng)前 key,就去右子樹(shù)查找,否則去左子樹(shù)查找
NODE_LIST = [
{'key': 60, 'left': 12, 'right': 90, 'is_root': True},
{'key': 12, 'left': 4, 'right': 41, 'is_root': False},
{'key': 4, 'left': 1, 'right': None, 'is_root': False},
{'key': 1, 'left': None, 'right': None, 'is_root': False},
{'key': 41, 'left': 29, 'right': None, 'is_root': False},
{'key': 29, 'left': 23, 'right': 37, 'is_root': False},
{'key': 23, 'left': None, 'right': None, 'is_root': False},
{'key': 37, 'left': None, 'right': None, 'is_root': False},
{'key': 90, 'left': 71, 'right': 100, 'is_root': False},
{'key': 71, 'left': None, 'right': 84, 'is_root': False},
{'key': 100, 'left': None, 'right': None, 'is_root': False},
{'key': 84, 'left': None, 'right': None, 'is_root': False},
]
class BSTNode(object):
def __init__(self, key, value, left=None, right=None):
self.key, self.value, self.left, self.right = key, value, left, right
class BST(object):
def __init__(self, root=None):
self.root = root
@classmethod
def build_from(cls, node_list):
cls.size = 0
key_to_node_dict = {}
for node_dict in node_list:
key = node_dict['key']
key_to_node_dict[key] = BSTNode(key, value=key) # 這里值和key一樣的
for node_dict in node_list:
key = node_dict['key']
node = key_to_node_dict[key]
if node_dict['is_root']:
root = node
node.left = key_to_node_dict.get(node_dict['left'])
node.right = key_to_node_dict.get(node_dict['right'])
cls.size += 1
return cls(root)
def _bst_search(self, subtree, key):
"""
subtree.key小于key則去右子樹(shù)找 因?yàn)?左子樹(shù)<subtree.key<右子樹(shù)
subtree.key大于key則去左子樹(shù)找 因?yàn)?左子樹(shù)<subtree.key<右子樹(shù)
:param subtree:
:param key:
:return:
"""
if subtree is None:
return None
elif subtree.key < key:
self._bst_search(subtree.right, key)
elif subtree.key > key:
self._bst_search(subtree.left, key)
else:
return subtree
def get(self, key, default=None):
"""
查找樹(shù)
:param key:
:param default:
:return:
"""
node = self._bst_search(self.root, key)
if node is None:
return default
else:
return node.value
def _bst_min_node(self, subtree):
"""
查找最小值的樹(shù)
:param subtree:
:return:
"""
if subtree is None:
return None
elif subtree.left is None:
# 找到左子樹(shù)的頭
return subtree
else:
return self._bst_min_node(subtree.left)
def bst_min(self):
"""
獲取最小樹(shù)的value
:return:
"""
node = self._bst_min_node(self.root)
if node is None:
return None
else:
return node.value
def _bst_max_node(self, subtree):
"""
查找最大值的樹(shù)
:param subtree:
:return:
"""
if subtree is None:
return None
elif subtree.right is None:
# 找到右子樹(shù)的頭
return subtree
else:
return self._bst_min_node(subtree.right)
def bst_max(self):
"""
獲取最大樹(shù)的value
:return:
"""
node = self._bst_max_node(self.root)
if node is None:
return None
else:
return node.value
def _bst_insert(self, subtree, key, value):
"""
二叉查找樹(shù)插入
:param subtree:
:param key:
:param value:
:return:
"""
# 插入的節(jié)點(diǎn)一定是根節(jié)點(diǎn),包括 root 為空的情況
if subtree is None:
subtree = BSTNode(key, value)
elif subtree.key > key:
subtree.left = self._bst_insert(subtree.left, key, value)
elif subtree.key < key:
subtree.right = self._bst_insert(subtree.right, key, value)
return subtree
def add(self, key, value):
# 先去查一下看節(jié)點(diǎn)是否已存在
node = self._bst_search(self.root, key)
if node is not None:
# 更新已經(jīng)存在的 key
node.value = value
return False
else:
self.root = self._bst_insert(self.root, key, value)
self.size += 1
def _bst_remove(self, subtree, key):
"""
刪除并返回根節(jié)點(diǎn)
:param subtree:
:param key:
:return:
"""
if subtree is None:
return None
elif subtree.key > key:
subtree.right = self._bst_remove(subtree.right, key)
return subtree
elif subtree.key < key:
subtree.left = self._bst_remove(subtree.left, key)
return subtree
else:
# 找到了需要?jiǎng)h除的節(jié)點(diǎn)
# 要?jiǎng)h除的節(jié)點(diǎn)是葉節(jié)點(diǎn) 返回 None 把其父親指向它的指針置為 None
if subtree.left is None and subtree.right is None:
return None
# 要?jiǎng)h除的節(jié)點(diǎn)有一個(gè)孩子
elif subtree.left is None or subtree.right is None:
# 返回它的孩子并讓它的父親指過(guò)去
if subtree.left is not None:
return subtree.left
else:
return subtree.right
else:
# 有兩個(gè)孩子,尋找后繼節(jié)點(diǎn)替換,并從待刪節(jié)點(diǎn)的右子樹(shù)中刪除后繼節(jié)點(diǎn)
# 后繼節(jié)點(diǎn)是待刪除節(jié)點(diǎn)的右孩子之后的最小節(jié)點(diǎn)
# 中(根)序得到的是一個(gè)排列好的列表 后繼節(jié)點(diǎn)在待刪除節(jié)點(diǎn)的后邊
successor_node = self._bst_min_node(subtree.right)
# 用后繼節(jié)點(diǎn)替換待刪除節(jié)點(diǎn)即可保持二叉查找樹(shù)的特性 左<根<右
subtree.key, subtree.value = successor_node.key, successor_node.value
# 從待刪除節(jié)點(diǎn)的右子樹(shù)中刪除后繼節(jié)點(diǎn),并更新其刪除后繼節(jié)點(diǎn)后的右子樹(shù)
subtree.right = self._bst_remove(subtree.right, successor_node.key)
return subtree
def remove(self, key):
assert key in self
self.size -= 1
return self._bst_remove(self.root, key)
以上就是Python 實(shí)現(xiàn)二叉查找樹(shù)的示例代碼的詳細(xì)內(nèi)容,更多關(guān)于Python 實(shí)現(xiàn)二叉查找樹(shù)的資料請(qǐng)關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章!
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