プログラミング
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データ構造における二分木探索


このセクションでは、バイナリ検索ツリーに存在するキーをトラバースするためのさまざまなトラバーサルアルゴリズムについて説明します。これらのトラバーサルは、インオーダートラバーサル、プレオーダートラバーサル、ポストオーダートラバーサル、およびレベルオーダートラバーサルです。

このようなツリーが1つあるとします-

データ構造における二分木探索

インオーダートラバーサルシーケンスは、-5 8 10 15 16 20 23

のようになります。

プレオーダートラバーサルシーケンスは、-10 5 8 16 15 20 23

のようになります。

ポストオーダートラバーサルシーケンスは次のようになります− 8 5 15 23 20 16 10

レベル順の走査シーケンスは、-10、5、16、8、15、20、23

のようになります。

アルゴリズム

inorderTraverse(root):
Begin
   if root is not empty, then
      inorderTraversal(left of root)
      print the value of root
      inorderTraversal(right of root)
   end if
End
preorderTraverse(root):
Begin
   if root is not empty, then
      print the value of root
      preorderTraversal(left of root)
      preorderTraversal(right of root)
   end if
End
postorderTraverse(root):
Begin
   if root is not empty, then
      postorderTraversal(left of root)
      postorderTraversal(right of root)
      print the value of root
   end if
End
levelOrderTraverse(root):
Begin
   define queue que to store nodes
   insert root into the que.
   while que is not empty, do
      item := item present at front position of queue
      print the value of item
      if left of the item is not null, then
         insert left of item into que
      end if
      if right of the item is not null, then
         insert right of item into que
      end if
      delete front element from que
   done
End

#include<iostream>
#include<queue>
using namespace std;
class node{
   public:
      int h_left, h_right, bf, value;
      node *left, *right;
};
class tree{
   private:
      node *get_node(int key);
   public:
      node *root;
      tree(){
         root = NULL; //set root as NULL at the beginning
      }
      void inorder_traversal(node *r);
      void preorder_traversal(node *r);
      void postorder_traversal(node *r);
      void levelorder_traversal(node *r);
      node *insert_node(node *root, int key);
};
node *tree::get_node(int key){
   node *new_node;
   new_node = new node; //create a new node dynamically
   new_node->h_left = 0; new_node->h_right = 0;
   new_node->bf = 0;
   new_node->value = key; //store the value from given key
   new_node->left = NULL; new_node->right = NULL;
   return new_node;
}
void tree::inorder_traversal(node *r){
   if(r != NULL){ //When root is present, visit left - root - right
      inorder_traversal(r->left);
      cout << r->value << " ";
      inorder_traversal(r->right);
   }
}
void tree::preorder_traversal(node *r){
   if(r != NULL){ //When root is present, visit left - root - right
      cout << r->value << " ";
      preorder_traversal(r->left);
      preorder_traversal(r->right);
   }
}
void tree::postorder_traversal(node *r){
   if(r != NULL){ //When root is present, visit left - root - right
      postorder_traversal(r->left);
      postorder_traversal(r->right);
      cout << r->value << " ";
   }
}
void tree::levelorder_traversal(node *root){
   queue <node*> que;
   node *item;
   que.push(root); //insert the root at first
   while(!que.empty()){
      item = que.front(); //get the element from the front end
      cout << item->value << " ";
      if(item->left != NULL) //When left child is present, insert into queue
         que.push(item->left);
      if(item->right != NULL) //When right child is present, insert into queue
         que.push(item->right);
      que.pop(); //remove the item from queue
   }
}
node *tree::insert_node(node *root, int key){
   if(root == NULL){
      return (get_node(key)); //when tree is empty, create a node as root
   }
   if(key < root->value){ //when key is smaller than root value, go to the left
      root->left = insert_node(root->left, key);
   }else if(key > root->value){ //when key is greater than root value, go to the right
      root->right = insert_node(root->right, key);
   }
   return root; //when key is already present, do not insert it again
}
main(){
   node *root;
   tree my_tree;
   //Insert some keys into the tree.
   my_tree.root = my_tree.insert_node(my_tree.root, 10);
   my_tree.root = my_tree.insert_node(my_tree.root, 5);
   my_tree.root = my_tree.insert_node(my_tree.root, 16);
   my_tree.root = my_tree.insert_node(my_tree.root, 20);
   my_tree.root = my_tree.insert_node(my_tree.root, 15);
   my_tree.root = my_tree.insert_node(my_tree.root, 8);
   my_tree.root = my_tree.insert_node(my_tree.root, 23);
   cout << "In-Order Traversal: ";
   my_tree.inorder_traversal(my_tree.root);
   cout << "\nPre-Order Traversal: ";
   my_tree.preorder_traversal(my_tree.root);
   cout << "\nPost-Order Traversal: ";
   my_tree.postorder_traversal(my_tree.root);
   cout << "\nLevel-Order Traversal: ";
   my_tree.levelorder_traversal(my_tree.root);
}

出力

In-Order Traversal: 5 8 10 15 16 20 23
Pre-Order Traversal: 10 5 8 16 15 20 23
Post-Order Traversal: 8 5 15 23 20 16 10
Level-Order Traversal: 10 5 16 8 15 20 23

  1. データ構造の二分木とプロパティ

    このセクションでは、1つの二分木データ構造のいくつかの重要なプロパティを確認します。このような二分木があるとします。 一部のプロパティは-です レベル「l」のノードの最大数は$2^{l-1}$になります。ここで、レベルは、ルート自体を含む、ルートからノードへのパス上のノードの数です。ルートのレベルは1であると考えています。 高さhの二分木に存在するノードの最大数は$2^ {h}-1$です。ここで、heightは、ルートからリーフへのパス上のノードの最大数です。ここでは、1つのノードを持つ木の高さが1であると考えています。 n個のノードを持つ二分木では、可能な最小の高さまたは最小のレ

  2. データ構造における二分木表現

    ここでは、コンピュータのメモリでバイナリツリーを表現する方法を説明します。表現するには2つの異なる方法があります。これらは配列とリンクリストを使用しています。 このようなツリーが1つあるとします- 配列表現は、レベル順の方法を使用して要素をスキャンすることにより、ツリーデータを格納します。したがって、ノードをレベルごとに格納します。一部の要素が欠落している場合は、空白のままにします。上記のツリーの表現は以下のようになります- 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 10 5