Python演算法練習--把搜尋樹轉成雙向連結串列

本文目前分享的題目都是來自於July的分享，然後把具體演算法實現。搜尋樹轉雙向連結串列主要的實現邏輯是在中序遍歷時，調整節點的左右子樹；因為中序遍歷是遞迴呼叫，所以在調整時一定要注意調整的位置，如果寫錯了，很有可能造成死迴圈。避免的主要辦法是在讀完左子樹時調整左節點，遍歷完右子樹時調整右節點，具體程式碼見trans函式。演算法的時間複雜度是o(logn)。

     輸入樹構建完成後是：

程式碼如下：

# -*- coding: utf-8 -*-
"""
題目：輸入一棵二叉搜尋樹（記住是搜尋樹），將該二叉搜尋樹轉換為一個排序的雙向連結串列。要求：不能建立任何新的結點，只能調整樹中結點指標的指向。
1 2 3 4 5 6 7 輸入順序 4 3 1 2 5 6 7用這個順序建立二叉查詢樹
基本思路：用中序遍歷的方式，每一個節點左側連線的應該是左子數的最右邊一個節點，而右邊連線的應該是右子樹最左邊的節點
"""
class TreeNode:
    """
    樹的節點定義，後面的很多操作都是基於節點的
    """

    def __init__(self): 
        """
        定義一個樹的節點，初始狀態左右節點為空
        """
        self.leftNode = None
        self.rightNode = None

    def setData(self, data):
        """
        設定數字的方法
        args: data節點值
        """
        self.data = data

    def setLeftNode(self, leftNode):
        """
        設定左節點的方法
        args: leftNode 左節點
        """
        self.leftNode = leftNode

    def setRightNode(self, rightNode):
        """
        設定右節點的方法
        args: rightNode 右節點
        """
        self.rightNode = rightNode

    def getData(self):
        """
        獲取節點數字
        return:返回節點數字
        """
        return self.data

    def getLeftNode(self):
        """
        獲取左節點
        return:返回左節點
        """
        return self.leftNode

    def getRightNode(self):
        """
        獲取右節點
        return:返回右節點
        """
        return self.rightNode

class BuildTree:
    """
    以輸入順序構建二叉查詢樹，左邊的比根節點小，右側的比根節點大
    """


    def build(self, dataList):
        """
        開始構建樹
        args:dataList 樹的節點值
        """
        #遍歷輸入陣列
        for i in range(len(dataList)):       
             currData = dataList[i]
             #初始化一個節點
             newTreeNode = TreeNode()
             newTreeNode.setData(currData);
             #如果是一個輸入，則作為樹的根節點
             if i==0:
                 self.tree = newTreeNode
            #否則進行大小的比較，構建二叉查詢樹   
             else:
                 flagNode = self.tree
                 while flagNode is not None:
                     if currData <= flagNode.getData():
                         #如果當然值小於等於根節點，並且左節點為空的話，則進行左節點賦值
                         if flagNode.getLeftNode() is  None: 
                             flagNode.setLeftNode(newTreeNode)
                             break;
                         else:
                             #否則繼續找左節點
                             flagNode = flagNode.getLeftNode()
                     else:
                        #如果當然值大於根節點，並且右節點為空的話，則進行右節點賦值
                        if flagNode.getRightNode() is None:                            
                             flagNode.setRightNode(newTreeNode)
                             break;
                        else:
                            #否則繼續找右節點
                            flagNode = flagNode.getRightNode()

    def trans(self, tempNode):
        """
        遞迴進行中序遍歷
        在左子樹遍歷完時，找左子樹最右邊的節點，做為節點的左子樹
        在右子樹遍歷完時，找左子樹最右變的節點，做為節點的右子樹
        args:tempNode 初始為樹的根節點
        """
        if tempNode is not None:
            #遞迴遍歷左子樹
            self.trans(tempNode.getLeftNode())
            #左子樹遍歷完成，進行左側最右節點的查詢
            if tempNode.getLeftNode() is not None:
                tempNode2 = tempNode.getLeftNode()
                while tempNode2.getRightNode() is not None:
                    tempNode2 = tempNode2.getRightNode()
                tempNode.setLeftNode(tempNode2)
                tempNode2.setRightNode(tempNode)
            #遞迴遍歷右子樹
            self.trans(tempNode.getRightNode())
            #右子樹遍歷完成，進行右側最左節點的查詢
            if tempNode.getRightNode() is not None:
                tempNode2 = tempNode.getRightNode()
                while tempNode2.getLeftNode() is not None:
                    tempNode2 = tempNode2.getLeftNode()
                tempNode.setRightNode(tempNode2)
                tempNode2.setLeftNode(tempNode)

    def callTrans(self):
        """
        用根節點對trans進行呼叫
        """
        self.trans(self.tree);

    def test(self):
        """
        進行資料的測試，分別從左到右讀和從右到左讀取資料
        """
        tempNode = self.tree
        while tempNode.getLeftNode() is not None:
            #找到最左節點
            tempNode = tempNode.getLeftNode()
            #print tempNode.getData()
        #從左向右讀
        while tempNode.getRightNode() is not None:
            print tempNode.getData()
            tempNode = tempNode.getRightNode()
        print tempNode.getData()
        #從右向左讀
        while tempNode is not None:
            print tempNode.getData()
            tempNode = tempNode.getLeftNode()

if __name__ == "__main__":   
    #初始化陣列
    dataList = [10,6,4,8,2,5,7,9,20,15,28,14,16,24,29]
    test = BuildTree()   
    #構建排序數
    test.build(dataList)
    #遞迴構建雙向連結串列
    test.callTrans()
    #測試輸出
    test.test()                

輸出結果：

2 4 5 6 7 8 9 10 14 15 16 20 24 28 29 29 28 24 20 16 15 14 10 9 8 7 5 4 2

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