python中的递归类定义

Question

对不起，如果我的英语不好，我会说韩语作为母语。
我正在 Python 3 中实现二叉搜索树，但我无法实现我的目标。
这是代码：

class Node(object):

    def __init__(self, key=None, data=None):
        self.key = key
        self.data = data

class BinarySearchTree(object):
    keyfunc = None  # Will it be worse when using lambda x: x as default?
    
    def __init__(self, node=None):
        self.root = node
        self.left = None
        self.right = None
        # I don't want default to be NoneType, but don't know how for now.

    def add(self, key, data=None):
        node = Node(key, data)
        if self.root is None:
            self.root = node
            return
        parent = self.root.key
        if self.keyfunc is None:
            if key < parent:
                if self.left is None:
                    self.left = __class__(node)
                else:
                    self.left.add(key, data)
                        
            elif key > parent:
                if self.right is None:
                    self.right = __class__(node)
                else:
                    self.right.add(key, data)
        else:
            if keyfunc(key) < keyfunc(parent):
                if self.left is None:
                    self.left = __class__(node)
                else:
                    self.left.add(key, data)
            elif keyfunc(key) > keyfunc(parent):
                if self.right is None:
                    self.right = __class__(node)
                else:
                    self.right.add(key, data)
    def inorder(self):
        if self.root:
            if self.left:
                self.left.inorder()
            print(self.root.key, end=' ')
            if self.right:
                self.right.inorder()

if __name__ == '__main__':
    bst1 = BinarySearchTree()
    arr = [2,6,4,3,2,7,8,1,9,5]
    for key in arr:
        bst1.add(key)
    bst1.inorder()

无论如何它都可以，但我想要的是：

• 即使根节点没有子节点，我希望bst1.left（或bst1.right）的类型始终为BinarySearchTree。
  这样，我可以允许空树与其他树保持一致，也可以在 add() 中删除重复的if self.left is None。
• 我不想在类定义之后手动执行bst1.left = BinarySearchTree(None)，因为它需要应用于所有节点。

我试过self.left = BinarySearchTree(None)（当然它导致了不好的递归）， 并尝试使用 __new__() 方法和元类，如其他 stackoverflow 问题中所回答的那样，但无法提出解决方案。
如果能得到帮助将不胜感激。

Answer 1

考虑将NoneType 子树替换为具有None 根的空树对象。另外，为了回答您代码注释中的问题，我认为默认keyfunc = lambda x: x 是合理的，它可以进一步简化您的代码。

class BinarySearchTree:
    def __init__(self, node, keyfunc=lambda x: x):
        self.root = node
        self.keyfunc = keyfunc
        if node is not None:
            self.left = self.new_empty()
            self.right = self.new_empty()

    def new_empty(self):
        """Create a new empty child for this tree"""
        return BinarySearchTree(None, self.keyfunc)
    
    def add(self, key, data=None):
        node = Node(key, data)
        if self.root is None:
            self.root = node
            self.left = self.new_empty()
            self.right = self.new_empty()
        else:
            parent = self.root.key
            if self.keyfunc(key) < self.keyfunc(parent):
                self.left.add(key, data)
            elif self.keyfunc(key) > self.keyfunc(parent):
                self.right.add(key, data)

    def inorder(self):
        if self.root is not None:
            self.left.inorder()
            print(self.root.key, end=' ')
            self.right.inorder()

为了方便使用，您还可以选择添加如下定义：

def __bool__(self):
    return self.root is not None

这使您可以通过在inorder 方法中执行类似if self: 而不是if self.root is not None: 或if self.left: 之类的操作来简化测试以查看节点是否为空，以查看是否存在左子树而不是@ 987654330@.