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Python实现基于二叉树存储结构的堆排序算法示例

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Python实现基于二叉树存储结构的堆排序算法示例

本文实例讲述了Python实现基于二叉树存储结构的堆排序算法。分享给大家供大家参考,具体如下:

既然用Python实现了二叉树,当然要写点东西练练手。

网络上堆排序的教程很多,但是却几乎都是以数组存储的数,直接以下标访问元素,当然这样是完全没有问题的,实现简单,访问速度快,也容易理解。

但是以练手的角度来看,我还是写了一个二叉树存储结构的堆排序

其中最难的问题就是交换二叉树中两个节点。

因为一个节点最多与三个节点相连,那么两个节点互换,就需要考虑到5个节点之间的关系,也需要判断是左右孩子,这将是十分繁琐的,也很容易出错。

class Tree:
  def __init__(self, val = '#', left = None, right = None):
    self.val = val
    self.left = left
    self.right = right
    self.ponit = None
    self.father = None
    self.counter = 0
  #前序构建二叉树
  def FrontBuildTree(self):
    temp = input('Please Input: ')
    node = Tree(temp)
    if(temp != '#'):
      node.left = self.FrontBuildTree()
      node.right = self.FrontBuildTree()
    return node#因为没有引用也没有指针,所以就把新的节点给返回回去
    #前序遍历二叉树
  def VisitNode(self):
    print(self.val)
    if(self.left != None):
      self.left.VisitNode()
    if(self.right != None):
      self.right.VisitNode()
  #中序遍历二叉树
  def MVisitTree(self):
    if(self.left != None):
      self.left.MVisitTree()
    print(self.val)
    if(self.right != None):
      self.right.MVisitTree()
  #获取二叉树的第dec个节点
  def GetPoint(self, dec):
    road = str(bin(dec))[3:]
    p = self
    for r in road:
      if (r == '0'):
 p = p.left
      else:
 p = p.right
    #print('p.val = ', p.val)
    return p
  #构建第一个堆
  def BuildHeadTree(self, List):
    for val in List:
      #print('val = ', val, 'self.counter = ', self.counter)
      self.ponit = self.GetPoint(int((self.counter + 1) / 2))
      #print('self.ponit.val = ', self.ponit.val)
      if (self.counter == 0):
 self.val = val
 self.father = self
      else:
 temp = self.counter + 1
 node = Tree(val)
 node.father = self.ponit
 if(temp % 2 == 0):#新增节点为左孩子
   self.ponit.left = node
 else:
   self.ponit.right = node
 while(temp != 0):
   if (node.val < node.father.val):#如果新增节点比其父亲节点值要大
     p = node.father#先将其三个链子保存起来
     LeftTemp = node.left
     RightTemp = node.right
     if (p.father != p):#判断其不是头结点
if (int(temp / 2) % 2 == 0):#新增节点的父亲为左孩子
  p.father.left = node
else:
  p.father.right = node
node.father = p.father
     else:
node.father = node#是头结点则将其father连向自身
node.counter = self.counter
self = node
     if(temp % 2 == 0):#新增节点为左孩子
node.left = p
node.right = p.right
if (p.right != None):
  p.right.father = node
     else:
node.left = p.left
node.right = p
if (p.left != None):
  p.left.father = node
     p.left = LeftTemp
     p.right = RightTemp
     p.father = node
     temp = int(temp / 2)
     #print('node.val = ', node.val, 'node.father.val = ', node.father.val)
     #print('Tree = ')
     #self.VisitNode()
   else:
     break;
      self.counter += 1
    return self
  #将头结点取出后重新调整堆
  def Adjust(self):
    #print('FrontSelfTree = ')
    #self.VisitNode()
    #print('MSelfTree = ')
    #self.MVisitTree()
    print('Get ', self.val)
    p = self.GetPoint(self.counter)
    #print('p.val = ', p.val)
    #print('p.father.val = ', p.father.val)
    root = p
    if (self.counter % 2 == 0):
      p.father.left = None
    else:
      p.father.right = None
    #print('self.left = ', self.left.val)
    #print('self.right = ', self.right.val)
    p.father = p#将二叉树最后一个叶子节点移到头结点
    p.left = self.left
    p.right = self.right
    while(1):#优化是万恶之源
      LeftTemp = p.left
      RightTemp = p.right
      FatherTemp = p.father
      if (p.left != None and p.right !=None):#判断此时正在处理的结点的左后孩子情况
 if (p.left.val < p.right.val):
   next = p.left
 else:
   next = p.right
 if (p.val < next.val):
   break;
      elif (p.left == None and p.right != None and p.val > p.right.val):
 next = p.right
      elif (p.right == None and p.left != None and p.val > p.left.val):
 next = p.left
      else:
 break;
      p.left = next.left
      p.right = next.right
      p.father = next
      if (next.left != None):#之后就是一系列的交换节点的链的处理
 next.left.father = p
      if (next.right != None):
 next.right.father = p
      if (FatherTemp == p):
 next.father = next
 root = next
      else:
 next.father == FatherTemp
 if (FatherTemp.left == p):
   FatherTemp.left = next
 else:
   FatherTemp.right = next
      if (next == LeftTemp):
 next.right = RightTemp
 next.left = p
 if (RightTemp != None):
   RightTemp.father = next
      else:
 next.left = LeftTemp
 next.right = p
 if (LeftTemp != None):
   LeftTemp.father = next
      #print('Tree = ')
      #root.VisitNode()
    root.counter = self.counter - 1
    return root
if __name__ == '__main__':
  print("考高分网测试结果")
  root = Tree()
  number = [-1, -1, 0, 0, 0, 12, 22, 3, 5, 4, 3, 1, 6, 9]
  root = root.BuildHeadTree(number)
  while(root.counter != 0):
    root = root.Adjust()

运行结果:

PS:这里再为大家推荐一款关于排序的演示工具供大家参考:

在线动画演示插入/选择/冒泡/归并/希尔/快速排序算法过程工具:
http://tools.jb51.net/aideddesign/paixu_ys

更多关于Python相关内容感兴趣的读者可查看本站专题:《Python数据结构与算法教程》、《Python加密解密算法与技巧总结》、《Python编码操作技巧总结》、《Python函数使用技巧总结》、《Python字符串操作技巧汇总》及《Python入门与进阶经典教程》

希望本文所述对大家Python程序设计有所帮助。

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