Python-如何实现树抽象数据类型？ [复制]

Question

例如，二叉搜索树有一个条目 5；它有两个分支，左节点条目为 2，右节点条目为 7。每个节点也有两个分支：对于节点条目 2，它有左节点条目 1 和右节点条目 3；对于节点条目 7，它有左节点条目 6 和右节点条目 10 和 8。要以正确的顺序访问节点的条目，首先访问左分支（[1,2] 然后 3）；然后访问5；最后访问正确的分支（先是[6,7]，然后是[8,10]）

如何创建函数“binary_tree(entry,left,right)”以获取树抽象数据输出，而不是使用 sorted 或 sorted 函数。？以及如何定义entry(tree)、left_branch(tree)和right_branch(tree)？

Answer 1

根据定义，抽象类是你不能直接实例化的；相反，您实例化实现它的具体类（通常是抽象类的子类）。

所以，为你的抽象类定义你想要的编程接口：例如，在 Python 2 中（它在 Py 3 中更优雅一点，但等效）：

import abc

class AbstractTree(object):
    __metaclass__ = abc.ABCMeta

    @abc.abstractmethod
    def entry(self): return

    @abc.abstractmethod
    def left(self): return

    @abc.abstractmethod
    def right(self): return

然后是一个或多个具体的子类，并使用后者。

例如：

class SimpleTree(AbstractTree):

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

    def entry(self): return self.entry

    def left(self): return self.left

    def right(self): return self.right

请注意，这是一个非常反常的情况，因为具体类没有从那个空的抽象类中获得任何功能——在现实生活中，即除了教学目的之外，我不会不为此使用抽象类案例，因为这里没有附加值。不过，如果你坚持，这就是你的做法:-)。

对于您指定的辅助功能也是如此（这里我将切换到 Py 3，因为优雅是不可抗拒的）：

def binary_tree_generator(entry, left, right):
    if left is not None:
        yield from binary_tree_generator(left.entry, left.left, left.right)
    yield entry
    if right is not None:
        yield from binary_tree_generator(right.entry, right.left, right.right)

def binary_tree(entry, left, right):
    for anentry in binary_tree_generator(entry, left, right):
        print(anentry)

在现实生活中，我会将此作为 AbstractTree 的方法，不是您需要的独立函数。同样对于您指定的其他三个辅助函数，它们与抽象类的 getter 方法完全相同...！

编辑：显然，形容词 abstract 已经足够重载，以至于 Q 不是关于 Python 自己的抽象基类，而是更抽象（！）的感觉“抽象”这个词。在这种情况下，例如，可以将每个树节点映射到一个 3 项元组（如果树节点是不可变的）：

(entry, left, right)

仍然使用None 来表示“失踪”的left 和right 孩子；在这种情况下，访问函数显然是

def entry(tree): return tree[0]
def left_branch(tree): return tree[1]
def right_branch(tree): return tree[2]

并且请求的在树上按顺序遍历的函数将使用生成器，例如（回到与 Py2 兼容的代码：-）...：

def binary_tree_generator(the_entry, left, right):
    if left is not None:
        for an_entry in binary_tree_generator(
            entry(left), left_branch(left), right_branch(left)):
            yield an_entry
    yield the_entry
    if right is not None:
        for an_entry in binary_tree_generator(
            entry(right), left_branch(right), right_branch(right)):
            yield an_entry

我仍在使用生成器，因为它显然是走一棵树的“唯一正确的方法”（可以选择如何处理每个条目，无论是 printing 还是其他方式，显然属于在这个生成器上循环的不同函数！）。但是我已经切换到 yield an_entry 的 Py2 兼容循环，因为如果作业需要，用 print 替换每个 yield 是微不足道的。

我更改了 Q 规范中的名称，因为 Q 的规范完全破坏了 WRT 命名——它们要求将本地参数（第一个参数）命名为 entry 但也树节点条目的访问器函数完全相同命名为entry——导致完全不必要的命名冲突[*]。所以我只保留了 entry 名称作为访问器函数，并切换到 the_entry 作为参数名称和 an_entry 作为 for 循环中所需的其他局部变量。

[*] 它可以解决，例如通过使用globals()['entry'] 来访问阴影全局名称，但是当只使用非- 首先冲突的名称要简单得多！-)