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146 lines
4.7 KiB
Python
146 lines
4.7 KiB
Python
"""
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File: binary_search_tree.py
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Created Time: 2022-12-20
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Author: a16su (lpluls001@gmail.com)
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"""
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import sys
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from pathlib import Path
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sys.path.append(str(Path(__file__).parent.parent))
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from modules import TreeNode, print_tree
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class BinarySearchTree:
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"""二分探索木"""
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def __init__(self):
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"""コンストラクタ"""
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# 空の木を初期化
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self._root = None
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def get_root(self) -> TreeNode | None:
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"""二分木のルートノードを取得"""
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return self._root
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def search(self, num: int) -> TreeNode | None:
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"""ノードを探索"""
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cur = self._root
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||
# ループで探索、葉ノードを通過した後にブレーク
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while cur is not None:
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# ターゲットノードはcurの右部分木にある
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if cur.val < num:
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||
cur = cur.right
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# ターゲットノードはcurの左部分木にある
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elif cur.val > num:
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||
cur = cur.left
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||
# ターゲットノードを発見、ループをブレーク
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||
else:
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break
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return cur
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def insert(self, num: int):
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"""ノードを挿入"""
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# 木が空の場合、ルートノードを初期化
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if self._root is None:
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self._root = TreeNode(num)
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||
return
|
||
# ループで探索、葉ノードを通過した後にブレーク
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||
cur, pre = self._root, None
|
||
while cur is not None:
|
||
# 重複ノードを発見したため、戻る
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||
if cur.val == num:
|
||
return
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||
pre = cur
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||
# 挿入位置はcurの右部分木にある
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||
if cur.val < num:
|
||
cur = cur.right
|
||
# 挿入位置はcurの左部分木にある
|
||
else:
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||
cur = cur.left
|
||
# ノードを挿入
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||
node = TreeNode(num)
|
||
if pre.val < num:
|
||
pre.right = node
|
||
else:
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||
pre.left = node
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||
|
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def remove(self, num: int):
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||
"""ノードを削除"""
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||
# 木が空の場合、戻る
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if self._root is None:
|
||
return
|
||
# ループで探索、葉ノードを通過した後にブレーク
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||
cur, pre = self._root, None
|
||
while cur is not None:
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||
# 削除するノードを発見、ループをブレーク
|
||
if cur.val == num:
|
||
break
|
||
pre = cur
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||
# 削除するノードはcurの右部分木にある
|
||
if cur.val < num:
|
||
cur = cur.right
|
||
# 削除するノードはcurの左部分木にある
|
||
else:
|
||
cur = cur.left
|
||
# 削除するノードが存在しない場合、戻る
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||
if cur is None:
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||
return
|
||
|
||
# 子ノード数 = 0 または 1
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if cur.left is None or cur.right is None:
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||
# 子ノード数 = 0/1の場合、child = null/その子ノード
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child = cur.left or cur.right
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||
# ノードcurを削除
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if cur != self._root:
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if pre.left == cur:
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||
pre.left = child
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||
else:
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||
pre.right = child
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||
else:
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||
# 削除されるノードがルートの場合、ルートを再割り当て
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self._root = child
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||
# 子ノード数 = 2
|
||
else:
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||
# curの中順走査の次のノードを取得
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tmp: TreeNode = cur.right
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||
while tmp.left is not None:
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||
tmp = tmp.left
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# 再帰的にノードtmpを削除
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self.remove(tmp.val)
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||
# curをtmpで置き換え
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cur.val = tmp.val
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"""ドライバコード"""
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if __name__ == "__main__":
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# 二分探索木を初期化
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bst = BinarySearchTree()
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nums = [8, 4, 12, 2, 6, 10, 14, 1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15]
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||
# 注意：異なる挿入順序により、様々な木構造が生成される可能性がある。この特定のシーケンスは完全二分木を作成する
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for num in nums:
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bst.insert(num)
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print("\n初期化された二分木は\n")
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print_tree(bst.get_root())
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# ノードを探索
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node = bst.search(7)
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print("\n発見されたノードオブジェクト: {}, ノードの値 = {}".format(node, node.val))
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# ノードを挿入
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bst.insert(16)
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||
print("\nノード16を挿入後の二分木は\n")
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||
print_tree(bst.get_root())
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||
|
||
# ノードを削除
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||
bst.remove(1)
|
||
print("\nノード1を削除後の二分木は\n")
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||
print_tree(bst.get_root())
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||
|
||
bst.remove(2)
|
||
print("\nノード2を削除後の二分木は\n")
|
||
print_tree(bst.get_root())
|
||
|
||
bst.remove(4)
|
||
print("\nノード4を削除後の二分木は\n")
|
||
print_tree(bst.get_root()) |