Python实现二叉树

二叉树是数据结构中非常重要的一种数据结构，在用Python搭建决策树模型时，发现需要先实现多叉树，于是回过头来，看了遍二叉树，有了如下的成果。

我先构建了这样一个节点型数据，他有这样几个属性和功能：

（1）属性：名称，数据，左子节点，右子节点，父节点，子节点个数（度）；

（2）方法：添加子节点和删除子节点，并且其子节点个数随之变化，子节点的父节点变成该节点。

我需要使我的二叉树有这样功能：

（1）属性：深度、根节点、所有可插节点字典{名称：数据}、所有节点字典{名称：数据}

（2）方法：

• 利用现有的一个节点或一个有多层子节点的节点来生成树结构；
• 随时计算树的深度；
• 利用树的某一个节点生成子树；
• 在树的某一个可插入节点上插入或删除子树；
• 打印树结构

下面上代码

#-*-coding:utf-8-*-'''created by zwg in 2016-10-7'''import copyclass node:    def __init__(self,name,data):        self.data=data        self.name=name        self.Rchild=None        self.Lchild=None        self.child_number=0        self.parent=None    def add_Rchild(self,node):        if self.Rchild is not None:            self.Rchild=node        else:            self.Rchild=node            self.child_number+=1        node.set_parent(self)    def drop_Rchild(self):        self.Rchild=None        self.child_number-=1    def set_parent(self,node):        self.parent=node    def add_Lchild(self,node):        if self.Lchild is not None:            self.Lchild=node        else:            self.Lchild=node            self.child_number+=1        node.set_parent(self)    def drop_Lchild(self):        self.Lchild=None        self.child_number-=1class tree:    def __init__(self,node):        '''        初始化        可使用一个无子节点的作为树的根        也可使用一个本身就包含了多层树结构的节点来构建树        每个节点包含名称和数据两个主要属性，以及两个节点        all_node为所用节点        enable_node为可插节点        '''        self.parent=node        self.depth=1        self.all_node={node.name:node}        self.enable_node={node.name:node}        c1=node.Rchild        c2=node.Lchild        C=[c1,c2]        B=[i for i in C if i is not None]        if len(B)==2:            del self.enable_node[node.name]        while len(B)!=0:            self.depth+=1            C=copy.copy(B)            for i in B:                C.remove(i)                self.all_node[i.name]=i                if i.child_number!=2:                    self.enable_node[i.name]=i                if i.Rchild is not None:                    C.append(i.Rchild)                if i.Lchild is not None:                    C.append(i.Lchild)            B=copy.copy(C)    def get_depth(self):        '''        计算树的深度        '''        depth=1        node=self.parent        c1=node.Rchild        c2=node.Lchild        C=[c1,c2]        B=[i for i in C if i is not None]        while len(B)!=0:            depth+=1            C=copy.copy(B)            for i in B:                C.remove(i)                if i.Rchild is not None:                    C.append(i.Rchild)                if i.Lchild is not None:                    C.append(i.Lchild)            B=copy.copy(C)        return depth    def show(self):        '''        打印树结构        '''        a=[copy.deepcopy(self.parent)]        n=copy.deepcopy(self.depth)        m=copy.copy(n)        print self.parent.name.center(2**n*m)        while n>=1:            b=[]            n-=1            for i in a:                if i is not None:                    c1=i.Lchild                    b.append(c1)                    if c1 is not None:                        print c1.name.center(2**n*m),                    else:                        print ''.center(2**n*m),                    c2=i.Rchild                    b.append(c2)                    if c2 is not None:                        print c2.name.center(2**n*m),                    else:                        print ''.center(2**n*m),                else:                    print ''.center(2**n*m),                    print ''.center(2**n*m),            a=copy.deepcopy(b)            print '\n'        #del a,n,b    def generate_childtree(self,child_name):        '''        选取child_name这个节点生成子树，        子树的根节点为child_node        '''        child_node=self.all_node[child_name]        child_tree=tree(child_node)        return child_tree    def add_child_tree(self,parent_name,child_tree,RL='right'):        '''        增加子树        子树可以是单节点树，也可以是多层节点的树        '''        L1=child_tree.all_node        L2=child_tree.enable_node        L4=child_tree.parent        parent_node=self.all_node[parent_name]        if RL=='right':            parent_node.add_Rchild(L4)        if RL=='left':            parent_node.add_Lchild(L4)        for i in L1.keys():            self.all_node[i]=L1[i]        for i in L2.keys():            self.enable_node[i]=L2[i]        if parent_node.child_number==2:            self.enable_node.pop(parent_node)        self.depth=self.get_depth()    def drop_child_tree(self,child_name):        '''        删除子树，child_name为删除的所在节点名        该节点及其后面所有子节点一并删除        '''        child_node=self.all_node[child_name]        child_tree=tree(child_node)        L1=child_tree.all_node        L2=child_tree.enable_node        parent_node=child_node.parent        if parent_node.Rchild==child_node:            parent_node.drop_Rchild()        else:            parent_node.drop_Lchild()        for i in L1.keys():            self.all_node.pop(L1[i].name)        for i in L2:            self.enable_node.pop(L1[i].name)        if not self.enable_node.has_key(parent_node.name):            self.enable_node[parent_node.name]=parent_node        self.depth=self.get_depth()                            if __name__=='__main__':    a=node('a',1)    a1=node('a1',2)    a2=node('a2',2)    a11=node('a11',3)    a12=node('a12',3)    a21=node('a21',3)    a111=node('a111',4)    a112=node('a112',4)    a211=node('a211',4)    a212=node('a212',4)    a11.add_Lchild(a111)    a11.add_Rchild(a112)    a21.add_Lchild(a211)    a21.add_Rchild(a212)    a.add_Lchild(a1)    a.add_Rchild(a2)    a1.add_Rchild(a11)    a1.add_Lchild(a12)    a2.add_Rchild(a21)    '''    验证node的属性及方法是否正确    print a.Lchild.name    print a.Rchild.name    print a.child_number    print a.parent    print a1.Rchild.name    print a.Rchild.Rchild.name    '''        #生成node关于a的树，a有4层    T=tree(a)    print T.depth    print T.all_node.keys()    print T.enable_node.keys()    #T.show()#打印树        #生成node关于b的树，a有两层    b=node('b',5);b1=node('b1',6);b2=node('b2',6)    b.add_Lchild(b1);b.add_Rchild(b2)    b_tree=tree(b)    #b_tree.show()#打印树        #生成树T的子树，以a1为节点，a1的深度为3    t1=T.generate_childtree('a1')    print t1.depth    print t1.all_node.keys()    print t1.enable_node.keys()    #t1.show()#打印树            #增加子树，在a111后面加上子树b_tree，这时树的高度为6    T.add_child_tree('a111',b_tree,'left')    print T.depth    print T.enable_node.keys()    print T.all_node.keys()    #T.show()#打印树        #删除以节点b开始的子树，还原为原来的样子    T.drop_child_tree('b')    print T.depth    print T.enable_node.keys()    print T.all_node.keys()    #T.show()#打印树

结果：

4
['a', 'a21', 'a112', 'a11', 'a12', 'a211', 'a212', 'a1', 'a2', 'a111']
['a111', 'a112', 'a12', 'a212', 'a211', 'a2']
3
['a1', 'a111', 'a112', 'a11', 'a12']
['a111', 'a112', 'a12']
6
['a111', 'a112', 'a12', 'a212', 'a211', 'b1', 'b2', 'a2']
['a', 'a21', 'a112', 'a11', 'a12', 'a211', 'a212', 'a1', 'a2', 'b1', 'b2', 'b', 'a111']
4
['a111', 'a112', 'a12', 'a212', 'a211', 'a2']
['a', 'a21', 'a112', 'a11', 'a12', 'a211', 'a212', 'a1', 'a2', 'a111']