【数据结构4】树的实例-模拟文件系统、二叉树的遍历(先序遍历、中序遍历、后序遍历、层次遍历)

1 树和二叉树
2 树的实例-模拟文件系统
3 二叉树
3.1 二叉树的遍历
二叉树的先序遍历
二叉树的中序遍历
二叉树的后序遍历
二叉树的层次遍历

1 树

树是一种数据结构
比如:目录结构
树是一种可以递归定义的数据结构树是由n个节点组成的集合:如果n=0，那这是一棵空树;如果n>0，那存在1个节点作为树的根节点，其他节点可以分为m个集合，每个集合本身又是一棵树

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2 树的实例-模拟文件系统

class Node:"""表示文件系统树中的一个节点。属性:name (str): 节点的名称。对于目录，它以 '/' 结尾，对于文件，不以 '/' 结尾。type (str): 节点的类型，'dir' 代表目录，'file' 代表文件。children (list): 该节点的子节点列表。仅对目录节点有效。parent (Node): 该节点的父节点。如果是根节点，则为 None。"""def __init__(self, name, type='dir'):"""初始化一个新的节点。:param name: 节点的名称。目录名称通常以 '/' 结尾，文件名称不以 '/' 结尾。:param type: 节点的类型。默认为 'dir'（目录），可以设置为 'file'（文件）以表示文件节点。"""self.name = nameself.type = typeself.children = []  # 初始化为空列表，目录节点可以包含子节点self.parent = None  # 父节点初始化为 Nonedef __repr__(self):return self.nameclass FileSystemTree:"""表示一个文件系统树，支持创建目录、列出目录内容以及切换目录等操作。属性:root (Node): 文件系统树的根节点，初始化时创建。now (Node): 当前工作目录。操作会影响该目录。"""def __init__(self):"""初始化文件系统树，创建根目录，并将当前工作目录设置为根目录。"""self.root = Node("/")  # 创建根目录，名称为 "/"self.now = self.root  # 将当前工作目录设置为根目录def mkdir(self, name):"""在当前工作目录下创建一个新的目录。:param name: 新目录的名称。必须以 '/' 结尾。如果没有结尾的 '/', 会自动添加。"""if name[-1] != "/":  # 检查目录名称是否以 '/' 结尾name += '/'  # 添加 '/' 以确保目录名称正确node = Node(name)  # 创建新的目录节点self.now.children.append(node)  # 将新目录添加到当前工作目录的子节点列表中node.parent = self.now  # 设置新目录的父节点为当前工作目录def ls(self):"""展示当前工作目录下的所有子节点。:return: 当前目录下的子节点列表（包括目录和文件）。"""return self.now.children  # 返回当前目录的子节点列表def cd(self, name):"""切换到指定的目录。支持绝对路径和相对路径。:param name: 目标目录的路径。可以是绝对路径（以 '/' 开头）或相对路径（不以 '/' 开头）。:return: 无返回值。成功切换目录时，更新当前工作目录。:raises ValueError: 如果指定的路径无效或目录不存在，抛出异常。"""if name[-1] != "/":  # 确保目录名称以 '/' 结尾name += '/'# 处理路径components = name.split('/')  # 将路径分解为各个部分node = self.now  # 从当前工作目录开始遍历for component in components:if component == '..':# 如果路径部分是 '..'，则返回到上一级目录if node.parent is not None:node = node.parentelif component and component != '/':# 如果路径部分是有效的目录名，则查找该目录found = Falsefor child in node.children:if child.name == component + '/':node = child  # 找到目标目录，更新当前节点found = Truebreakif not found:# 如果没有找到目标目录，则抛出异常raise ValueError('无效的目录')self.now = node  # 更新当前工作目录为目标目录tree = FileSystemTree()
tree.mkdir('var/')
tree.mkdir('bin/')
tree.mkdir('bin/python')
tree.mkdir('usr/')print(tree.root.children)
print(tree.ls())
print(tree.cd('bin/'))
tree.cd("../")
print(tree.ls())

3 二叉树

二叉树的链式存储:将二叉树的节点定义为一个对象，节点之间通过类似链表的链接方式来连接。节点定义:
class BiTreeNode:def __init__(self, data):self.data = dataself.lchild = Noneself.rchild = None

**实现这棵二叉树**
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class BiTreeNode:def __init__(self, data):self.data = dataself.lchild = None  # 左孩子self.rchild = None  # 右孩子a = BiTreeNode('A')
b = BiTreeNode('B')
c = BiTreeNode('C')
d = BiTreeNode('D')
e = BiTreeNode('E')
f = BiTreeNode('F')
g = BiTreeNode('G')e.lchild = a
e.rchild = g
a.rchild = c
c.lchild = b
c.rchild = d
g.rchild = froot = e
print(root.lchild.rchild.data)

3.1 二叉树的遍历

在这里插入图片描述

二叉树的前序遍历

def pre_order(root):"""二叉树的前序遍历:param root::return:"""if root:print(root.data, end=',')pre_order(root.lchild)pre_order(root.rchild)pre_order(root)  # E,A,C,B,D,G,F,

二叉树的中序遍历

def mid_order(root):"""二叉树的中序遍历:param root::return:"""if root:mid_order(root.lchild)print(root.data, end=',')mid_order(root.rchild)mid_order(root)  # A,B,C,D,E,G,F,

二叉树的后序遍历

def post_order(root):"""二叉树的后序遍历:param root::return:"""if root:post_order(root.lchild)post_order(root.rchild)print(root.data, end=',')post_order(root)  # A,C,B,D,G,F,E

二叉树的层次遍历

from collections import dequedef level_order(root):"""层次遍历二叉树的函数:param root: 二叉树的根节点:return: None"""# 初始化一个队列，用于层次遍历queue = deque()# 将根节点入队queue.append(root)# 当队列不为空时，继续遍历while len(queue) > 0:# 从队列中取出一个节点node = queue.popleft()# 打印当前节点的数据print(node.data, end=',')# 如果当前节点有左子节点，将左子节点入队if node.lchild:queue.append(node.lchild)# 如果当前节点有右子节点，将右子节点入队if node.rchild:queue.append(node.rchild)level_order(root)  # E,A,G,C,F,B,D,