数据结构与算法学习笔记 (二) 栈 链表 队列 树 堆 图 并查集 (4)

二叉树的遍历:是指从根结点出发,按照某种次序依次访问二叉树中的所有结点,使得每个结点被访问一次且仅被访问一次。这里有两个关键词:访问和次序。访问其实是要根据实际的需要来确定具体做什么,比如对每个结点进行相关计算,输出打印等。它算作是一个抽象操作。
二叉树的遍历次序不同于线性结构,最多也就是从头到尾、循环和双向等简单的遍历方式。树的结点之间不存在唯一的前驱和后继关系,在访问一个结点后,下一个被访问的结点面临着不同的选择。
二叉树的遍历方式,主要分为三种:
1. 中序遍历
2. 后序遍历
3. 前序遍历

中序遍历: 先中序访问左子树,然后访问根,最后中序访问右子树。总的来说是左—根—右
1. 先处理左子树,然后处理当前节点,再处理右子树;
2. 对于一颗二叉查找树,所有的信息都是有序排列的,中序遍历可以是信息有序输出,且运行时间为 O(n);
3. 递归实现中序遍历。

def inorder(self, node): if node is None: return [] result = [node.item] left_item = self.inorder(node.left) right_item = self.inorder(node.right) return left_item + result + right_item

后序遍历: 先后序访问左子树,然后后序访问右子树,最后访问根。总的来说是左—右—根
1. 先处理左右子树,然后再处理当前节点,运行时间为 O(n)
2. 递归实现后序遍历

def postorder(self, node): if node is None: return [] result = [node.item] left_item = self.postorder(node.left) right_item = self.postorder(node.right) return left_item + right_item + result

前序遍历: 先访问根节点,再先序遍历左子树,然后再先序遍历右子树。总的来说是根—左—右
1. 先处理当前节点,再处理左右子树;
2. 递归实现先序遍历。

def preorder(self, node): if node is None: return [] result = [node.item] left_item = self.preorder(node.left) right_item = self.preorder(node.right) return result + left_item + right_item 字典树

字典树,又称单词查找树,Trie 树,是一种树形结构,是一种哈希树的变种。典型应用是用于统计,排序和保存大量的字符串(但不仅限于字符串),所以经常被搜索引擎系统用于文本词频统计。它的优点是:利用字符串的公共前缀来减少查询时间,最大限度地减少无谓的字符串比较,查询效率比哈希树高。
字典树的主要性质:
1. 根节点不包含字符,除根节点外每一个节点都只包含一个字符;
2. 从根节点到某一节点,路径上经过的字符连接起来,为该节点对应的字符串;
3. 每个节点的所有子节点包含的字符都不相同。

class TrieNode: def __init__(self): self.nodes = dict() #构建字典 self.is_leaf = False def insert(self, word: str): #插入一个字到字典树中 curr = self for char in word: if char not in curr.nodes: curr.nodes[char] = TrieNode() curr = curr.nodes[char] curr.is_leaf = True def insert_many(self, words: [str]): #插入一列表的字到字典树中 for word in words: self.insert(word) def search(self, word: str): #在字典树里面查询一个字 curr = self for char in word: if char not in curr.nodes: return False curr = curr.nodes[char] return curr.is_leaf

字典树的应用: 用在统计和排序大量字符串,如自动机。字典树能做前缀搜索,在正则匹配,数据压缩,构建索引都可能用到。

堆 (heap) 是一种经过排序的完全二叉树,其中任一非叶子节点的值均不大于(或不小于)其左孩子和右孩子节点的值。堆,又被称为优先队列(priority queue)。尽管名为优先队列,但堆并不是队列。
* 最大堆 根结点的键值是所有堆结点键值中最大者。
* 最小堆 根结点的键值是所有堆结点键值中最小者

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