mirror of
https://github.com/krahets/hello-algo.git
synced 2025-11-02 12:58:42 +08:00
refactor: Replace 结点 with 节点 (#452)
* Replace 结点 with 节点 Update the footnotes in the figures * Update mindmap * Reduce the size of the mindmap.png
This commit is contained in:
@ -19,23 +19,23 @@ class AVLTree:
|
||||
return self.__root
|
||||
|
||||
def height(self, node: TreeNode | None) -> int:
|
||||
""" 获取结点高度 """
|
||||
# 空结点高度为 -1 ,叶结点高度为 0
|
||||
""" 获取节点高度 """
|
||||
# 空节点高度为 -1 ,叶节点高度为 0
|
||||
if node is not None:
|
||||
return node.height
|
||||
return -1
|
||||
|
||||
def __update_height(self, node: TreeNode | None):
|
||||
""" 更新结点高度 """
|
||||
# 结点高度等于最高子树高度 + 1
|
||||
""" 更新节点高度 """
|
||||
# 节点高度等于最高子树高度 + 1
|
||||
node.height = max([self.height(node.left), self.height(node.right)]) + 1
|
||||
|
||||
def balance_factor(self, node: TreeNode | None) -> int:
|
||||
""" 获取平衡因子 """
|
||||
# 空结点平衡因子为 0
|
||||
# 空节点平衡因子为 0
|
||||
if node is None:
|
||||
return 0
|
||||
# 结点平衡因子 = 左子树高度 - 右子树高度
|
||||
# 节点平衡因子 = 左子树高度 - 右子树高度
|
||||
return self.height(node.left) - self.height(node.right)
|
||||
|
||||
def __right_rotate(self, node: TreeNode | None) -> TreeNode | None:
|
||||
@ -45,10 +45,10 @@ class AVLTree:
|
||||
# 以 child 为原点,将 node 向右旋转
|
||||
child.right = node
|
||||
node.left = grand_child
|
||||
# 更新结点高度
|
||||
# 更新节点高度
|
||||
self.__update_height(node)
|
||||
self.__update_height(child)
|
||||
# 返回旋转后子树的根结点
|
||||
# 返回旋转后子树的根节点
|
||||
return child
|
||||
|
||||
def __left_rotate(self, node: TreeNode | None) -> TreeNode | None:
|
||||
@ -58,15 +58,15 @@ class AVLTree:
|
||||
# 以 child 为原点,将 node 向左旋转
|
||||
child.left = node
|
||||
node.right = grand_child
|
||||
# 更新结点高度
|
||||
# 更新节点高度
|
||||
self.__update_height(node)
|
||||
self.__update_height(child)
|
||||
# 返回旋转后子树的根结点
|
||||
# 返回旋转后子树的根节点
|
||||
return child
|
||||
|
||||
def __rotate(self, node: TreeNode | None) -> TreeNode | None:
|
||||
""" 执行旋转操作,使该子树重新恢复平衡 """
|
||||
# 获取结点 node 的平衡因子
|
||||
# 获取节点 node 的平衡因子
|
||||
balance_factor = self.balance_factor(node)
|
||||
# 左偏树
|
||||
if balance_factor > 1:
|
||||
@ -90,37 +90,37 @@ class AVLTree:
|
||||
return node
|
||||
|
||||
def insert(self, val) -> TreeNode:
|
||||
""" 插入结点 """
|
||||
""" 插入节点 """
|
||||
self.__root = self.__insert_helper(self.__root, val)
|
||||
return self.__root
|
||||
|
||||
def __insert_helper(self, node: TreeNode | None, val: int) -> TreeNode:
|
||||
""" 递归插入结点(辅助方法)"""
|
||||
""" 递归插入节点(辅助方法)"""
|
||||
if node is None:
|
||||
return TreeNode(val)
|
||||
# 1. 查找插入位置,并插入结点
|
||||
# 1. 查找插入位置,并插入节点
|
||||
if val < node.val:
|
||||
node.left = self.__insert_helper(node.left, val)
|
||||
elif val > node.val:
|
||||
node.right = self.__insert_helper(node.right, val)
|
||||
else:
|
||||
# 重复结点不插入,直接返回
|
||||
# 重复节点不插入,直接返回
|
||||
return node
|
||||
# 更新结点高度
|
||||
# 更新节点高度
|
||||
self.__update_height(node)
|
||||
# 2. 执行旋转操作,使该子树重新恢复平衡
|
||||
return self.__rotate(node)
|
||||
|
||||
def remove(self, val: int) -> TreeNode | None:
|
||||
""" 删除结点 """
|
||||
""" 删除节点 """
|
||||
self.__root = self.__remove_helper(self.__root, val)
|
||||
return self.__root
|
||||
|
||||
def __remove_helper(self, node: TreeNode | None, val: int) -> TreeNode | None:
|
||||
""" 递归删除结点(辅助方法) """
|
||||
""" 递归删除节点(辅助方法) """
|
||||
if node is None:
|
||||
return None
|
||||
# 1. 查找结点,并删除之
|
||||
# 1. 查找节点,并删除之
|
||||
if val < node.val:
|
||||
node.left = self.__remove_helper(node.left, val)
|
||||
elif val > node.val:
|
||||
@ -128,45 +128,45 @@ class AVLTree:
|
||||
else:
|
||||
if node.left is None or node.right is None:
|
||||
child = node.left or node.right
|
||||
# 子结点数量 = 0 ,直接删除 node 并返回
|
||||
# 子节点数量 = 0 ,直接删除 node 并返回
|
||||
if child is None:
|
||||
return None
|
||||
# 子结点数量 = 1 ,直接删除 node
|
||||
# 子节点数量 = 1 ,直接删除 node
|
||||
else:
|
||||
node = child
|
||||
else: # 子结点数量 = 2 ,则将中序遍历的下个结点删除,并用该结点替换当前结点
|
||||
else: # 子节点数量 = 2 ,则将中序遍历的下个节点删除,并用该节点替换当前节点
|
||||
temp = self.__get_inorder_next(node.right)
|
||||
node.right = self.__remove_helper(node.right, temp.val)
|
||||
node.val = temp.val
|
||||
# 更新结点高度
|
||||
# 更新节点高度
|
||||
self.__update_height(node)
|
||||
# 2. 执行旋转操作,使该子树重新恢复平衡
|
||||
return self.__rotate(node)
|
||||
|
||||
def __get_inorder_next(self, node: TreeNode | None) -> TreeNode | None:
|
||||
""" 获取中序遍历中的下一个结点(仅适用于 root 有左子结点的情况) """
|
||||
""" 获取中序遍历中的下一个节点(仅适用于 root 有左子节点的情况) """
|
||||
if node is None:
|
||||
return None
|
||||
# 循环访问左子结点,直到叶结点时为最小结点,跳出
|
||||
# 循环访问左子节点,直到叶节点时为最小节点,跳出
|
||||
while node.left is not None:
|
||||
node = node.left
|
||||
return node
|
||||
|
||||
def search(self, val: int) -> TreeNode | None:
|
||||
""" 查找结点 """
|
||||
""" 查找节点 """
|
||||
cur = self.__root
|
||||
# 循环查找,越过叶结点后跳出
|
||||
# 循环查找,越过叶节点后跳出
|
||||
while cur is not None:
|
||||
# 目标结点在 cur 的右子树中
|
||||
# 目标节点在 cur 的右子树中
|
||||
if cur.val < val:
|
||||
cur = cur.right
|
||||
# 目标结点在 cur 的左子树中
|
||||
# 目标节点在 cur 的左子树中
|
||||
elif cur.val > val:
|
||||
cur = cur.left
|
||||
# 找到目标结点,跳出循环
|
||||
# 找到目标节点,跳出循环
|
||||
else:
|
||||
break
|
||||
# 返回目标结点
|
||||
# 返回目标节点
|
||||
return cur
|
||||
|
||||
|
||||
@ -174,19 +174,19 @@ class AVLTree:
|
||||
if __name__ == "__main__":
|
||||
def test_insert(tree: AVLTree, val: int):
|
||||
tree.insert(val)
|
||||
print("\n插入结点 {} 后,AVL 树为".format(val))
|
||||
print("\n插入节点 {} 后,AVL 树为".format(val))
|
||||
print_tree(tree.root)
|
||||
|
||||
def test_remove(tree: AVLTree, val: int):
|
||||
tree.remove(val)
|
||||
print("\n删除结点 {} 后,AVL 树为".format(val))
|
||||
print("\n删除节点 {} 后,AVL 树为".format(val))
|
||||
print_tree(tree.root)
|
||||
|
||||
# 初始化空 AVL 树
|
||||
avl_tree = AVLTree()
|
||||
|
||||
# 插入结点
|
||||
# 请关注插入结点后,AVL 树是如何保持平衡的
|
||||
# 插入节点
|
||||
# 请关注插入节点后,AVL 树是如何保持平衡的
|
||||
test_insert(avl_tree, 1)
|
||||
test_insert(avl_tree, 2)
|
||||
test_insert(avl_tree, 3)
|
||||
@ -198,14 +198,14 @@ if __name__ == "__main__":
|
||||
test_insert(avl_tree, 10)
|
||||
test_insert(avl_tree, 6)
|
||||
|
||||
# 插入重复结点
|
||||
# 插入重复节点
|
||||
test_insert(avl_tree, 7)
|
||||
|
||||
# 删除结点
|
||||
# 请关注删除结点后,AVL 树是如何保持平衡的
|
||||
test_remove(avl_tree, 8) # 删除度为 0 的结点
|
||||
test_remove(avl_tree, 5) # 删除度为 1 的结点
|
||||
test_remove(avl_tree, 4) # 删除度为 2 的结点
|
||||
# 删除节点
|
||||
# 请关注删除节点后,AVL 树是如何保持平衡的
|
||||
test_remove(avl_tree, 8) # 删除度为 0 的节点
|
||||
test_remove(avl_tree, 5) # 删除度为 1 的节点
|
||||
test_remove(avl_tree, 4) # 删除度为 2 的节点
|
||||
|
||||
result_node = avl_tree.search(7)
|
||||
print("\n查找到的结点对象为 {},结点值 = {}".format(result_node, result_node.val))
|
||||
print("\n查找到的节点对象为 {},节点值 = {}".format(result_node, result_node.val))
|
||||
|
||||
@ -21,7 +21,7 @@ class BinarySearchTree:
|
||||
if start_index > end_index:
|
||||
return None
|
||||
|
||||
# 将数组中间结点作为根结点
|
||||
# 将数组中间节点作为根节点
|
||||
mid: int = (start_index + end_index) // 2
|
||||
root = TreeNode(nums[mid])
|
||||
# 递归建立左子树和右子树
|
||||
@ -34,31 +34,31 @@ class BinarySearchTree:
|
||||
return self.__root
|
||||
|
||||
def search(self, num: int) -> TreeNode | None:
|
||||
""" 查找结点 """
|
||||
""" 查找节点 """
|
||||
cur: TreeNode | None = self.__root
|
||||
# 循环查找,越过叶结点后跳出
|
||||
# 循环查找,越过叶节点后跳出
|
||||
while cur is not None:
|
||||
# 目标结点在 cur 的右子树中
|
||||
# 目标节点在 cur 的右子树中
|
||||
if cur.val < num:
|
||||
cur = cur.right
|
||||
# 目标结点在 cur 的左子树中
|
||||
# 目标节点在 cur 的左子树中
|
||||
elif cur.val > num:
|
||||
cur = cur.left
|
||||
# 找到目标结点,跳出循环
|
||||
# 找到目标节点,跳出循环
|
||||
else:
|
||||
break
|
||||
return cur
|
||||
|
||||
def insert(self, num: int) -> TreeNode | None:
|
||||
""" 插入结点 """
|
||||
""" 插入节点 """
|
||||
# 若树为空,直接提前返回
|
||||
if self.__root is None:
|
||||
return None
|
||||
|
||||
# 循环查找,越过叶结点后跳出
|
||||
# 循环查找,越过叶节点后跳出
|
||||
cur, pre = self.__root, None
|
||||
while cur is not None:
|
||||
# 找到重复结点,直接返回
|
||||
# 找到重复节点,直接返回
|
||||
if cur.val == num:
|
||||
return None
|
||||
pre = cur
|
||||
@ -69,7 +69,7 @@ class BinarySearchTree:
|
||||
else:
|
||||
cur = cur.left
|
||||
|
||||
# 插入结点 val
|
||||
# 插入节点 val
|
||||
node = TreeNode(num)
|
||||
if pre.val < num:
|
||||
pre.right = node
|
||||
@ -78,51 +78,51 @@ class BinarySearchTree:
|
||||
return node
|
||||
|
||||
def remove(self, num: int) -> TreeNode | None:
|
||||
""" 删除结点 """
|
||||
""" 删除节点 """
|
||||
# 若树为空,直接提前返回
|
||||
if self.__root is None:
|
||||
return None
|
||||
|
||||
# 循环查找,越过叶结点后跳出
|
||||
# 循环查找,越过叶节点后跳出
|
||||
cur, pre = self.__root, None
|
||||
while cur is not None:
|
||||
# 找到待删除结点,跳出循环
|
||||
# 找到待删除节点,跳出循环
|
||||
if cur.val == num:
|
||||
break
|
||||
pre = cur
|
||||
if cur.val < num: # 待删除结点在 cur 的右子树中
|
||||
if cur.val < num: # 待删除节点在 cur 的右子树中
|
||||
cur = cur.right
|
||||
else: # 待删除结点在 cur 的左子树中
|
||||
else: # 待删除节点在 cur 的左子树中
|
||||
cur = cur.left
|
||||
# 若无待删除结点,则直接返回
|
||||
# 若无待删除节点,则直接返回
|
||||
if cur is None:
|
||||
return None
|
||||
|
||||
# 子结点数量 = 0 or 1
|
||||
# 子节点数量 = 0 or 1
|
||||
if cur.left is None or cur.right is None:
|
||||
# 当子结点数量 = 0 / 1 时, child = null / 该子结点
|
||||
# 当子节点数量 = 0 / 1 时, child = null / 该子节点
|
||||
child = cur.left or cur.right
|
||||
# 删除结点 cur
|
||||
# 删除节点 cur
|
||||
if pre.left == cur:
|
||||
pre.left = child
|
||||
else:
|
||||
pre.right = child
|
||||
# 子结点数量 = 2
|
||||
# 子节点数量 = 2
|
||||
else:
|
||||
# 获取中序遍历中 cur 的下一个结点
|
||||
# 获取中序遍历中 cur 的下一个节点
|
||||
nex: TreeNode = self.get_inorder_next(cur.right)
|
||||
tmp: int = nex.val
|
||||
# 递归删除结点 nex
|
||||
# 递归删除节点 nex
|
||||
self.remove(nex.val)
|
||||
# 将 nex 的值复制给 cur
|
||||
cur.val = tmp
|
||||
return cur
|
||||
|
||||
def get_inorder_next(self, root: TreeNode | None) -> TreeNode | None:
|
||||
""" 获取中序遍历中的下一个结点(仅适用于 root 有左子结点的情况) """
|
||||
""" 获取中序遍历中的下一个节点(仅适用于 root 有左子节点的情况) """
|
||||
if root is None:
|
||||
return root
|
||||
# 循环访问左子结点,直到叶结点时为最小结点,跳出
|
||||
# 循环访问左子节点,直到叶节点时为最小节点,跳出
|
||||
while root.left is not None:
|
||||
root = root.left
|
||||
return root
|
||||
@ -136,24 +136,24 @@ if __name__ == "__main__":
|
||||
print("\n初始化的二叉树为\n")
|
||||
print_tree(bst.root)
|
||||
|
||||
# 查找结点
|
||||
# 查找节点
|
||||
node = bst.search(7)
|
||||
print("\n查找到的结点对象为: {},结点值 = {}".format(node, node.val))
|
||||
print("\n查找到的节点对象为: {},节点值 = {}".format(node, node.val))
|
||||
|
||||
# 插入结点
|
||||
# 插入节点
|
||||
node = bst.insert(16)
|
||||
print("\n插入结点 16 后,二叉树为\n")
|
||||
print("\n插入节点 16 后,二叉树为\n")
|
||||
print_tree(bst.root)
|
||||
|
||||
# 删除结点
|
||||
# 删除节点
|
||||
bst.remove(1)
|
||||
print("\n删除结点 1 后,二叉树为\n")
|
||||
print("\n删除节点 1 后,二叉树为\n")
|
||||
print_tree(bst.root)
|
||||
|
||||
bst.remove(2)
|
||||
print("\n删除结点 2 后,二叉树为\n")
|
||||
print("\n删除节点 2 后,二叉树为\n")
|
||||
print_tree(bst.root)
|
||||
|
||||
bst.remove(4)
|
||||
print("\n删除结点 4 后,二叉树为\n")
|
||||
print("\n删除节点 4 后,二叉树为\n")
|
||||
print_tree(bst.root)
|
||||
|
||||
@ -13,7 +13,7 @@ from modules import *
|
||||
""" Driver Code """
|
||||
if __name__ == "__main__":
|
||||
""" 初始化二叉树 """
|
||||
# 初始化结点
|
||||
# 初始化节点
|
||||
n1 = TreeNode(val=1)
|
||||
n2 = TreeNode(val=2)
|
||||
n3 = TreeNode(val=3)
|
||||
@ -27,14 +27,14 @@ if __name__ == "__main__":
|
||||
print("\n初始化二叉树\n")
|
||||
print_tree(n1)
|
||||
|
||||
""" 插入与删除结点 """
|
||||
""" 插入与删除节点 """
|
||||
P = TreeNode(0)
|
||||
# 在 n1 -> n2 中间插入结点 P
|
||||
# 在 n1 -> n2 中间插入节点 P
|
||||
n1.left = P
|
||||
P.left = n2
|
||||
print("\n插入结点 P 后\n")
|
||||
print("\n插入节点 P 后\n")
|
||||
print_tree(n1)
|
||||
# 删除结点
|
||||
# 删除节点
|
||||
n1.left = n2
|
||||
print("\n删除结点 P 后\n")
|
||||
print("\n删除节点 P 后\n")
|
||||
print_tree(n1)
|
||||
|
||||
@ -11,18 +11,18 @@ from collections import deque
|
||||
|
||||
def level_order(root: TreeNode | None) -> list[int]:
|
||||
""" 层序遍历 """
|
||||
# 初始化队列,加入根结点
|
||||
# 初始化队列,加入根节点
|
||||
queue: deque[TreeNode] = deque()
|
||||
queue.append(root)
|
||||
# 初始化一个列表,用于保存遍历序列
|
||||
res: list[int] = []
|
||||
while queue:
|
||||
node: TreeNode = queue.popleft() # 队列出队
|
||||
res.append(node.val) # 保存结点值
|
||||
res.append(node.val) # 保存节点值
|
||||
if node.left is not None:
|
||||
queue.append(node.left) # 左子结点入队
|
||||
queue.append(node.left) # 左子节点入队
|
||||
if node.right is not None:
|
||||
queue.append(node.right) # 右子结点入队
|
||||
queue.append(node.right) # 右子节点入队
|
||||
return res
|
||||
|
||||
|
||||
@ -36,5 +36,5 @@ if __name__ == "__main__":
|
||||
|
||||
# 层序遍历
|
||||
res: list[int] = level_order(root)
|
||||
print("\n层序遍历的结点打印序列 = ", res)
|
||||
print("\n层序遍历的节点打印序列 = ", res)
|
||||
assert res == [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7]
|
||||
|
||||
@ -12,7 +12,7 @@ def pre_order(root: TreeNode | None) -> None:
|
||||
""" 前序遍历 """
|
||||
if root is None:
|
||||
return
|
||||
# 访问优先级:根结点 -> 左子树 -> 右子树
|
||||
# 访问优先级:根节点 -> 左子树 -> 右子树
|
||||
res.append(root.val)
|
||||
pre_order(root=root.left)
|
||||
pre_order(root=root.right)
|
||||
@ -21,7 +21,7 @@ def in_order(root: TreeNode | None) -> None:
|
||||
""" 中序遍历 """
|
||||
if root is None:
|
||||
return
|
||||
# 访问优先级:左子树 -> 根结点 -> 右子树
|
||||
# 访问优先级:左子树 -> 根节点 -> 右子树
|
||||
in_order(root=root.left)
|
||||
res.append(root.val)
|
||||
in_order(root=root.right)
|
||||
@ -30,7 +30,7 @@ def post_order(root: TreeNode | None) -> None:
|
||||
""" 后序遍历 """
|
||||
if root is None:
|
||||
return
|
||||
# 访问优先级:左子树 -> 右子树 -> 根结点
|
||||
# 访问优先级:左子树 -> 右子树 -> 根节点
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post_order(root=root.left)
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post_order(root=root.right)
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res.append(root.val)
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@ -47,17 +47,17 @@ if __name__ == "__main__":
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# 前序遍历
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res = []
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pre_order(root)
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print("\n前序遍历的结点打印序列 = ", res)
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print("\n前序遍历的节点打印序列 = ", res)
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assert res == [1, 2, 4, 5, 3, 6, 7]
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# 中序遍历
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res.clear()
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in_order(root)
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print("\n中序遍历的结点打印序列 = ", res)
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print("\n中序遍历的节点打印序列 = ", res)
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assert res == [4, 2, 5, 1, 6, 3, 7]
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# 后序遍历
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res.clear()
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post_order(root)
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print("\n后序遍历的结点打印序列 = ", res)
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print("\n后序遍历的节点打印序列 = ", res)
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assert res == [4, 5, 2, 6, 7, 3, 1]
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