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Detaillierte Einführung in JavaScript-Binärbäume (binäre Suchbäume)

不言
Freigeben: 2019-01-08 10:15:58
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Dieser Artikel bietet Ihnen eine detaillierte Einführung in JavaScript-Binärbäume (binäre Suchbäume). Ich hoffe, dass er für Freunde hilfreich ist.

Vielleicht gibt es einige Leute, die den Binärhaufen, den ich in meinem letzten Artikel geschrieben habe, nicht gelesen haben, daher habe ich das Grundkonzept des Binärbaums hier kopiert Sie können die vorherige Einführung in die Grundkonzepte von Binärbäumen ignorieren. Wenn Sie sich über die Datenstruktur der verknüpften Liste nicht im Klaren sind, werfen Sie außerdem einen Blick auf die zuvor geschriebene js-Datenstruktur Liste

Binärbaum

Binärbaum (Binärbaum) ist eine Baumstruktur, die dadurch gekennzeichnet ist, dass jeder Knoten höchstens zwei Zweigknoten hat. Ein Binärbaum besteht normalerweise aus einem Wurzelknoten, Zweigknoten, und Blattknoten. Jeder Verzweigungsknoten wird oft als Unterbaum bezeichnet.

Detaillierte Einführung in JavaScript-Binärbäume (binäre Suchbäume)

  • Wurzelknoten: der oberste Knoten des Binärbaums

  • Zweig Knoten: Zusätzlich zum Wurzelknoten und den Blattknoten

  • Blattknoten: Außer sich selbst gibt es keine anderen untergeordneten Knoten

Allgemeine Begriffe
In einem Binärbaum verwenden wir häufig übergeordnete Knoten und untergeordnete Knoten, um ihn zu beschreiben. Beispielsweise ist 2 im Bild der übergeordnete Knoten von 6 und 3, und umgekehrt sind 6 und 3 zwei untergeordnete Knoten Knoten.

Drei Eigenschaften von Binärbäumen

  1. Auf der i-ten Ebene des Binärbaums gibt es höchstens 2^i-1 Knoten

  • Wenn i=1, gibt es nur einen Wurzelknoten, 2^(i-1) = 2^0 = 1

  • Ein Binärbaum mit Tiefe k hat höchstens 2^k-1 Knoten

    • Wenn i=2, 2^k-1 = 2^2 - 1 = 3 Knoten

  • für jeden Baum Binärbaum T, wenn die Anzahl der Zusammenfassungspunkte n0 und die Anzahl der Knoten mit Grad 2 (die Anzahl der Teilbäume ist 2) n2 ist, dann n0=n2+1

  • Die drei Haupttypen von Bäumen und Binärbäumen Der Unterschied

    • Die Anzahl der Knoten in einem Baum beträgt mindestens 1, während die Anzahl der Knoten in einem Binärbaum 0 sein kann

    • Der maximale Grad der Knoten im Baum ( Es gibt keine Begrenzung für die Anzahl der Knoten), während der maximale Grad eines Knotens in einem Binärbaum ist 2 🎜>

      Binärbaumklassifizierung
    • Binärbäume werden in vollständige Binärbäume und vollständige Binärbäume unterteilt

    Vollständiger Binärbaum : Ein Baum mit einer Tiefe von Ein Binärbaum mit k und 2^k - 1 Knoten wird als vollständiger Binärbaum bezeichnet

    Vollständiger Binärbaum: Ein vollständiger Binärbaum bedeutet, dass die linke Seite der letzten Ebene ist voll, und die rechte Seite kann voll sein oder nicht. Dann wird der Binärbaum, in dem die verbleibenden Ebenen voll sind, als vollständiger Binärbaum bezeichnet (ein vollständiger Binärbaum ist auch ein vollständiger Binärbaum)
    • Binärer Suchbaum

    Binärer Suchbaum erfüllt die folgenden Eigenschaften: Detaillierte Einführung in JavaScript-Binärbäume (binäre Suchbäume)

    Wenn der linke Teilbaum eines Knotens nicht leer ist, sind die Werte aller Knoten im linken Teilbaum kleiner als der Wert seines Wurzelknotens.

    Wenn der Ist der rechte Teilbaum eines Knotens nicht leer, sind die Werte aller Knoten im rechten Teilbaum größer als der Wert seines Wurzelknotens Knoten müssen auch die Eigenschaft erfüllen, dass der linke Teil klein und der rechte Teil groß ist
    • Lassen Sie uns ein Beispiel geben, um das Folgende im Detail zu verstehen
    • Ein Datensatz: 12,4,18,1,8,16,20

      Wie aus der folgenden Abbildung ersichtlich ist, erfüllt die Abbildung links die Eigenschaften eines Binärbaums und jeder seiner linken untergeordneten Knoten ist kleiner als das übergeordnete Element Knoten, der rechte untergeordnete Knoten ist größer als sein übergeordneter Knoten, und die Knoten des linken Teilbaums sind kleiner als der Wurzelknoten, und die Knoten des rechten Teilbaums sind größer als der Wurzelknoten

    Die Hauptoperationen des binären Suchbaums:


    Suchen

    Detaillierte Einführung in JavaScript-Binärbäume (binäre Suchbäume)Einfügen

    Traverse (transversal)
    • Die verkettete Speicherstruktur des binären Suchbaums
    • Aus der folgenden Abbildung können Sie erkennen, dass die Knoten von Der binäre Suchbaum enthält normalerweise 4 Felder, Datenelemente, Zeiger, die auf den linken bzw. rechten Knoten zeigen, und einen Zeiger, der auf den übergeordneten Knoten zeigt. Diese Speicherstruktur wird im Allgemeinen als dreifach verknüpfte Liste bezeichnet.

    • Verwenden Sie Code, um den Knoten eines binären Suchbaums zu initialisieren:

    Ein Zeiger auf den übergeordneten Knoten


    Detaillierte Einführung in JavaScript-Binärbäume (binäre Suchbäume)ein Zeiger auf den linken Knoten links

    ein Zeiger auf den rechten Knoten rechts
    • a Datenelement, das ein Schlüssel und ein Wert sein kann
    •     class BinaryTreeNode {
              constructor(key, value){
                  this.parent = null;
                  this.left = null;
                  this.right = null;
                  this.key = key;
                  this.value = value;
              }
          }
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      Dann verwenden wir Code, um einen binären Suchbaum zu initialisieren
      • 在二叉搜索树中我们会维护一个root指针,这个就相当于链表中的head指针,在没有任何节点插入的时候它指向空,在有节点插入以后它指向根节点。

        class BinarySearchTree {
            constructor() {
                this.root = null;
            }
        }
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    创建节点

        static createNode(key, value) {
            return new BinarySearchTree(key, value);
        }
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    插入操作

    看下面这张图,13是我们要插入的节点,它插入的具体步骤:

    1. 跟根节点12做比较,比12大,所以我们确定了,这个节点是往右子树插入的

    2. 而根节点的右边已经有节点,那么跟这个节点18做比较,结果小于18所以往18的左节点找位置

    3. 而18的左节点也已经有节点了,所以继续跟这个节点做比较,结果小于16

    4. 刚好16的左节点是空的(left=null),所以13这个节点就插入到了16的左节点

    Detaillierte Einführung in JavaScript-Binärbäume (binäre Suchbäume)

    通过上面的描述,我们来看看代码是怎么写的

    • 定义两个指针,分别是p和tail,最初都指向root,p是用来指向要插入的位置的父节点的指针,而tail是用来查找插入位置的,所以最后它会指向null,用上图举个例子,p最后指向了6这个节点,而tail最后指向了null(tail为null则说明已经找到了要插入的位置)

    • 循环,tail根据我们上面分析的一步一步往下找位置插入,如果比当前节点小就往左找,大则往右找,一直到tail找到一个空位置也就是null

    • 如果当前的root为null,则说明当前结构中并没有节点,所以插入的第一个节点直接为跟节点,即this.root = node

    • 将插入后的节点的parent指针指向父节点

        insert(node){
            let p = this.root;
            let tail = this.root;
            
            // 循环遍历,去找到对应的位置
            while(tail) {
                p = tail;
                // 要插入的节点key比当前节点小
                if (node.key <h3>查找</h3><p>查找就很简单了,其实和插入差多,都是去别叫左右节点的大小,然后往下找</p>
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    • 如果root = null, 则二叉树中没有任何节点,直接return,或者报个错什么的。

    • 循环查找

        search(key) {
            let p = this.root;
            if(!p) {
                return;
            }
            
            while(p && p.key !== key){
                if(p.key<key><h3>遍历</h3>
    <ul class=" list-paddingleft-2">
    <li><p>中序遍历(inorder):先遍历左节点,再遍历自己,最后遍历右节点,输出的刚好是有序的列表</p></li>
    <li><p>前序遍历(preorder):先自己,再遍历左节点,最后遍历右节点</p></li>
    <li><p>后序遍历(postorder):先左节点,再右节点,最后自己</p></li>
    </ul>
    <p>最常用的一般是中序遍历,因为中序遍历可以得到一个已经排好序的列表,这也是为什么会用二叉搜索树排序的原因</p>
    <p>根据上面对中序遍历的解释,那么代码就变的很简单,就是一个递归的过程,递归停止的条件就是节点为null</p>
    <ul class=" list-paddingleft-2">
    <li><p>先遍历左节点-->yield* this._transverse(node.left)</p></li>
    <li><p>遍历自己 --> yield* node</p></li>
    <li><p>遍历左节点 --> yield* this._transverse(node.right)</p></li>
    </ul>
    <pre class="brush:php;toolbar:false">    transverse() {
            return this._transverse(this.root);
        }
        
        *_transverse(node){
            if(!node){
                return;
            }
            yield* this._transverse(node.left);
            yield node;
            yield* this._transverse(node.right)
        }
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    Detaillierte Einführung in JavaScript-Binärbäume (binäre Suchbäume)

    看上面这张图,我们简化的来看一下,先访问左节点4,再自己12,然后右节点18,这样输出的就刚好是一个12,4,8

    补充:这个地方用了generater,所以返回的一个迭代器。可以通过下面这种方式得到一个有序的数组,这里的前提就当是已经有插入的节点了

       const tree = new BinaryTree();
       //...中间省略插入过程
        
       // 这样就返回了一个有序的数组 
       var arr = [...tree.transverse()].map(item=>item.key);
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    完整代码

    class BinaryTreeNode {
      constructor(key, value) {
        // 指向父节点
        this.p = null;
    
        // 左节点
        this.left = null;
    
        // 右节点
        this.right = null;
    
        // 键
        this.key = key;
    
        // 值
        this.value = value;
      }
    }
    
    class BinaryTree {
      constructor() {
        this.root = null;
      }
    
      static createNode(key, value) {
        return new BinaryTreeNode(key, value);
      }
    
      search(key) {
        let p = this.root;
        if (!p) {
          return;
        }
    
        while (p && p.key !== key) {
          if (p.key <h3>总结</h3><p>二叉查找树就讲完了哈,其实这个和链表很像的,还是操作那么几个指针,既然叫查找树了,它主要还是用来左一些搜索,还有就是排序了,另外补充一下,二叉查找树里找最大值和最小值也很方便是不是,如果你大致读懂了的话。</p><p class="comments-box-content"></p>
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    Quelle:segmentfault.com
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