Pythonでバイナリ検索ツリーを実装する方法は？
これは私がこれまでのところ持っているものですが、動作していません：
class Node:
rChild,lChild,data = None,None,None
def __init__(self,key):
self.rChild = None
self.lChild = None
self.data = key
class Tree:
root,size = None,0
def __init__(self):
self.root = None
self.size = 0
def insert(self,node,someNumber):
if node is None:
node = Node(someNumber)
else:
if node.data > someNumber:
self.insert(node.rchild,someNumber)
else:
self.insert(node.rchild, someNumber)
return
def main():
t = Tree()
t.root = Node(4)
t.root.rchild = Node(5)
print t.root.data #this works
print t.root.rchild.data #this works too
t = Tree()
t.insert(t.root,4)
t.insert(t.root,5)
print t.root.data #this fails
print t.root.rchild.data #this fails too
if __name__ == '__main__':
main()
バイナリ挿入の簡単な例を次に示します。
class Node:
def __init__(self, val):
self.l_child = None
self.r_child = None
self.data = val
def binary_insert(root, node):
if root is None:
root = node
else:
if root.data > node.data:
if root.l_child is None:
root.l_child = node
else:
binary_insert(root.l_child, node)
else:
if root.r_child is None:
root.r_child = node
else:
binary_insert(root.r_child, node)
def in_order_print(root):
if not root:
return
in_order_print(root.l_child)
print root.data
in_order_print(root.r_child)
def pre_order_print(root):
if not root:
return
print root.data
pre_order_print(root.l_child)
pre_order_print(root.r_child)
r = Node(3)
binary_insert(r, Node(7))
binary_insert(r, Node(1))
binary_insert(r, Node(5))
3
/ \
1 7
/
5
print "in order:"
in_order_print(r)
print "pre order"
pre_order_print(r)
in order:
1
3
5
7
pre order
3
1
7
5
_class Node:
rChild,lChild,data = None,None,None
_これは間違っています-変数を作成しますクラス変数-つまり、Nodeのすべてのインスタンスは同じ値を使用します（ノードのrChildを変更すると、すべてのノードで変更されます！ ）。これは明らかにあなたが望むものではありません;試してください
_class Node:
def __init__(self, key):
self.rChild = None
self.lChild = None
self.data = key
_現在、各ノードには独自の変数セットがあります。同じことがツリーの定義にも当てはまります。
_class Tree:
root,size = None,0 # <- lose this line!
def __init__(self):
self.root = None
self.size = 0
_さらに、各クラスは「オブジェクト」クラスから派生した「新しいスタイル」クラスであり、object .__ init __（）にチェーンバックする必要があります。
_class Node(object):
def __init__(self, data, rChild=None, lChild=None):
super(Node,self).__init__()
self.data = data
self.rChild = rChild
self.lChild = lChild
class Tree(object):
def __init__(self):
super(Tree,self).__init__()
self.root = None
self.size = 0
_また、main（）はインデントされすぎています-示されているように、これはself引数を受け入れないため、呼び出し不可能なTreeのメソッドです。
また、オブジェクトのデータを直接変更しています（t.root = Node(4)）。これにより、カプセル化が破壊されます（最初にクラスを持つことの全体的なポイント）。あなたはもっと似たようなことをするべきです
_def main():
t = Tree()
t.add(4) # <- let the tree create a data Node and insert it
t.add(5)
_class BST:
def __init__(self, val=None):
self.left = None
self.right = None
self.val = val
def __str__(self):
return "[%s, %s, %s]" % (self.left, str(self.val), self.right)
def isEmpty(self):
return self.left == self.right == self.val == None
def insert(self, val):
if self.isEmpty():
self.val = val
Elif val < self.val:
if self.left is None:
self.left = BST(val)
else:
self.left.insert(val)
else:
if self.right is None:
self.right = BST(val)
else:
self.right.insert(val)
a = BST(1)
a.insert(2)
a.insert(3)
a.insert(0)
print a
class Node:
rChild,lChild,parent,data = None,None,None,0
def __init__(self,key):
self.rChild = None
self.lChild = None
self.parent = None
self.data = key
class Tree:
root,size = None,0
def __init__(self):
self.root = None
self.size = 0
def insert(self,someNumber):
self.size = self.size+1
if self.root is None:
self.root = Node(someNumber)
else:
self.insertWithNode(self.root, someNumber)
def insertWithNode(self,node,someNumber):
if node.lChild is None and node.rChild is None:#external node
if someNumber > node.data:
newNode = Node(someNumber)
node.rChild = newNode
newNode.parent = node
else:
newNode = Node(someNumber)
node.lChild = newNode
newNode.parent = node
else: #not external
if someNumber > node.data:
if node.rChild is not None:
self.insertWithNode(node.rChild, someNumber)
else: #if empty node
newNode = Node(someNumber)
node.rChild = newNode
newNode.parent = node
else:
if node.lChild is not None:
self.insertWithNode(node.lChild, someNumber)
else:
newNode = Node(someNumber)
node.lChild = newNode
newNode.parent = node
def printTree(self,someNode):
if someNode is None:
pass
else:
self.printTree(someNode.lChild)
print someNode.data
self.printTree(someNode.rChild)
def main():
t = Tree()
t.insert(5)
t.insert(3)
t.insert(7)
t.insert(4)
t.insert(2)
t.insert(1)
t.insert(6)
t.printTree(t.root)
if __name__ == '__main__':
main()
私の解決策。
OpのTree.insertメソッドは「今週のグロスミスノマー」賞を受賞します-何も挿入しません。他のノードにアタッチされていないノード（アタッチするノードがないこと）を作成し、メソッドが戻るときに作成されたノードはゴミ箱に捨てられます。
@Hugh Bothwellの啓発について：
>>> class Foo(object):
... bar = None
...
>>> a = Foo()
>>> b = Foo()
>>> a.bar
>>> a.bar = 42
>>> b.bar
>>> b.bar = 666
>>> a.bar
42
>>> b.bar
666
>>>
insertの部分で解決策が少し不格好だと思います。 root参照を返し、それを少し単純化できます。
def binary_insert(root, node):
if root is None:
return node
if root.data > node.data:
root.l_child = binary_insert(root.l_child, node)
else:
root.r_child = binary_insert(root.r_child, node)
return root
あなたが始めるのを助けるためだけのもの。
（単純な考えの）バイナリツリー検索は、次のようにpython
def search(node, key):
if node is None: return None # key not found
if key< node.key: return search(node.left, key)
Elif key> node.key: return search(node.right, key)
else: return node.value # found key
これで、足場（ツリーの作成と値の挿入）を実装するだけで完了です。
別のPythonソートキー付きのBST（デフォルトは値））
LEFT = 0
RIGHT = 1
VALUE = 2
SORT_KEY = -1
class BinarySearchTree(object):
def __init__(self, sort_key=None):
self._root = []
self._sort_key = sort_key
self._len = 0
def insert(self, val):
if self._sort_key is None:
sort_key = val // if no sort key, sort key is value
else:
sort_key = self._sort_key(val)
node = self._root
while node:
if sort_key < node[_SORT_KEY]:
node = node[LEFT]
else:
node = node[RIGHT]
if sort_key is val:
node[:] = [[], [], val]
else:
node[:] = [[], [], val, sort_key]
self._len += 1
def minimum(self):
return self._extreme_node(LEFT)[VALUE]
def maximum(self):
return self._extreme_node(RIGHT)[VALUE]
def find(self, sort_key):
return self._find(sort_key)[VALUE]
def _extreme_node(self, side):
if not self._root:
raise IndexError('Empty')
node = self._root
while node[side]:
node = node[side]
return node
def _find(self, sort_key):
node = self._root
while node:
node_key = node[SORT_KEY]
if sort_key < node_key:
node = node[LEFT]
Elif sort_key > node_key:
node = node[RIGHT]
else:
return node
raise KeyError("%r not found" % sort_key)
2つのクラス、1 Nodeおよび2を使用してBSTを簡単に実装できます。Tree Treeクラスはユーザーインターフェイス専用であり、実際のメソッドはNodeクラスに実装されます。
class Node():
def __init__(self,val):
self.value = val
self.left = None
self.right = None
def _insert(self,data):
if data == self.value:
return False
Elif data < self.value:
if self.left:
return self.left._insert(data)
else:
self.left = Node(data)
return True
else:
if self.right:
return self.right._insert(data)
else:
self.right = Node(data)
return True
def _inorder(self):
if self:
if self.left:
self.left._inorder()
print(self.value)
if self.right:
self.right._inorder()
class Tree():
def __init__(self):
self.root = None
def insert(self,data):
if self.root:
return self.root._insert(data)
else:
self.root = Node(data)
return True
def inorder(self):
if self.root is not None:
return self.root._inorder()
else:
return False
if __name__=="__main__":
a = Tree()
a.insert(16)
a.insert(8)
a.insert(24)
a.insert(6)
a.insert(12)
a.insert(19)
a.insert(29)
a.inorder()
BSTが適切に実装されているかどうかを確認するための順序関数。
これは、コンパクトでオブジェクト指向の再帰的な実装です。
class BTreeNode(object):
def __init__(self, data):
self.data = data
self.rChild = None
self.lChild = None
def __str__(self):
return (self.lChild.__str__() + '<-' if self.lChild != None else '') + self.data.__str__() + ('->' + self.rChild.__str__() if self.rChild != None else '')
def insert(self, btreeNode):
if self.data > btreeNode.data: #insert left
if self.lChild == None:
self.lChild = btreeNode
else:
self.lChild.insert(btreeNode)
else: #insert right
if self.rChild == None:
self.rChild = btreeNode
else:
self.rChild.insert(btreeNode)
def main():
btreeRoot = BTreeNode(5)
print 'inserted %s:' %5, btreeRoot
btreeRoot.insert(BTreeNode(7))
print 'inserted %s:' %7, btreeRoot
btreeRoot.insert(BTreeNode(3))
print 'inserted %s:' %3, btreeRoot
btreeRoot.insert(BTreeNode(1))
print 'inserted %s:' %1, btreeRoot
btreeRoot.insert(BTreeNode(2))
print 'inserted %s:' %2, btreeRoot
btreeRoot.insert(BTreeNode(4))
print 'inserted %s:' %4, btreeRoot
btreeRoot.insert(BTreeNode(6))
print 'inserted %s:' %6, btreeRoot
上記のmain（）の出力は次のとおりです。
inserted 5: 5
inserted 7: 5->7
inserted 3: 3<-5->7
inserted 1: 1<-3<-5->7
inserted 2: 1->2<-3<-5->7
inserted 4: 1->2<-3->4<-5->7
inserted 6: 1->2<-3->4<-5->6<-7
別のPython BSTソリューション
class Node(object):
def __init__(self, value):
self.left_node = None
self.right_node = None
self.value = value
def __str__(self):
return "[%s, %s, %s]" % (self.left_node, self.value, self.right_node)
def insertValue(self, new_value):
"""
1. if current Node doesnt have value then assign to self
2. new_value lower than current Node's value then go left
2. new_value greater than current Node's value then go right
:return:
"""
if self.value:
if new_value < self.value:
# add to left
if self.left_node is None: # reached start add value to start
self.left_node = Node(new_value)
else:
self.left_node.insertValue(new_value) # search
Elif new_value > self.value:
# add to right
if self.right_node is None: # reached end add value to end
self.right_node = Node(new_value)
else:
self.right_node.insertValue(new_value) # search
else:
self.value = new_value
def findValue(self, value_to_find):
"""
1. value_to_find is equal to current Node's value then found
2. if value_to_find is lower than Node's value then go to left
3. if value_to_find is greater than Node's value then go to right
"""
if value_to_find == self.value:
return "Found"
Elif value_to_find < self.value and self.left_node:
return self.left_node.findValue(value_to_find)
Elif value_to_find > self.value and self.right_node:
return self.right_node.findValue(value_to_find)
return "Not Found"
def printTree(self):
"""
Nodes will be in sequence
1. Print LHS items
2. Print value of node
3. Print RHS items
"""
if self.left_node:
self.left_node.printTree()
print(self.value),
if self.right_node:
self.right_node.printTree()
def isEmpty(self):
return self.left_node == self.right_node == self.value == None
def main():
root_node = Node(12)
root_node.insertValue(6)
root_node.insertValue(3)
root_node.insertValue(7)
# should return 3 6 7 12
root_node.printTree()
# should return found
root_node.findValue(7)
# should return found
root_node.findValue(3)
# should return Not found
root_node.findValue(24)
if __name__ == '__main__':
main()
受け入れられた答えは、挿入された各ノードに親属性を設定することを怠り、それなしでは、順番通りのツリーウォークで後続を見つけるsuccessorメソッドを実装できません[〜＃〜 ] o [〜＃〜]（h）時間、ここでhはツリーの高さ（ [〜＃〜] o [〜＃〜]（n）歩行に必要な時間とは対照的に）。
parent属性とsuccessorの割り当てを含む、Cormen et al。、Introduction to Algorithmsで与えられた擬似コードに基づく実装があります。方法：
class Node(object):
def __init__(self, key):
self.key = key
self.left = None
self.right = None
self.parent = None
class Tree(object):
def __init__(self, root=None):
self.root = root
def insert(self, z):
y = None
x = self.root
while x is not None:
y = x
if z.key < x.key:
x = x.left
else:
x = x.right
z.parent = y
if y is None:
self.root = z # Tree was empty
Elif z.key < y.key:
y.left = z
else:
y.right = z
@staticmethod
def minimum(x):
while x.left is not None:
x = x.left
return x
@staticmethod
def successor(x):
if x.right is not None:
return Tree.minimum(x.right)
y = x.parent
while y is not None and x == y.right:
x = y
y = y.parent
return y
DTing で与えられた例に対して、ツリーが期待通りに動作することを示すためのいくつかのテストがあります：
import pytest
@pytest.fixture
def tree():
t = Tree()
t.insert(Node(3))
t.insert(Node(1))
t.insert(Node(7))
t.insert(Node(5))
return t
def test_tree_insert(tree):
assert tree.root.key == 3
assert tree.root.left.key == 1
assert tree.root.right.key == 7
assert tree.root.right.left.key == 5
def test_tree_successor(tree):
assert Tree.successor(tree.root.left).key == 3
assert Tree.successor(tree.root.right.left).key == 7
if __name__ == "__main__":
pytest.main([__file__])
これが実用的なソリューションです。
class BST:
def __init__(self,data):
self.root = data
self.left = None
self.right = None
def insert(self,data):
if self.root == None:
self.root = BST(data)
Elif data > self.root:
if self.right == None:
self.right = BST(data)
else:
self.right.insert(data)
Elif data < self.root:
if self.left == None:
self.left = BST(data)
else:
self.left.insert(data)
def inordertraversal(self):
if self.left != None:
self.left.inordertraversal()
print (self.root),
if self.right != None:
self.right.inordertraversal()
t = BST(4)
t.insert(1)
t.insert(7)
t.insert(3)
t.insert(6)
t.insert(2)
t.insert(5)
t.inordertraversal()
問題、またはコードに関する少なくとも1つの問題は次のとおりです。
def insert(self,node,someNumber):
if node is None:
node = Node(someNumber)
else:
if node.data > someNumber:
self.insert(node.rchild,someNumber)
else:
self.insert(node.rchild, someNumber)
return
「if node.data> someNumber：」というステートメントと、関連する「else：」ステートメントの両方に同じコードが付いています。つまり、ifステートメントがtrueでもfalseでも同じことを行います。
おそらくここで別のことをするつもりだったと思いますが、おそらくこれらの1つはself.insert（node.lchild、someNumber）と言うべきでしょうか？
次のコードは@DTingの答えの基本であり、クラスから学んだことは、whileループを使用して挿入します（コードに示されています）。
class Node:
def __init__(self, val):
self.l_child = None
self.r_child = None
self.data = val
def binary_insert(root, node):
y = None
x = root
z = node
#while loop here
while x is not None:
y = x
if z.data < x.data:
x = x.l_child
else:
x = x.r_child
z.parent = y
if y == None:
root = z
Elif z.data < y.data:
y.l_child = z
else:
y.r_child = z
def in_order_print(root):
if not root:
return
in_order_print(root.l_child)
print(root.data)
in_order_print(root.r_child)
r = Node(3)
binary_insert(r, Node(7))
binary_insert(r, Node(1))
binary_insert(r, Node(5))
in_order_print(r)