如何在Python中实现通用树?这有内置的数据结构吗?


当前回答

并没有内置树,但是可以通过从List继承Node类型并编写遍历方法来轻松地构造一个树。如果你这样做,我发现平分法很有用。

您还可以浏览PyPi上的许多实现。

如果我没记错的话,Python标准库不包含树数据结构,原因和。net基类库不包含树数据结构是一样的:内存的局部性降低了,导致缓存丢失更多。在现代处理器上,将大量内存放入缓存通常会更快,而“指针丰富”的数据结构会抵消这种好处。

其他回答

如果您已经在使用networkx库,那么您可以使用它实现一个树。

NetworkX是一个用于创建、操作和研究的Python包 复杂网络的结构、动力学和功能。

因为“树”是(通常根)连接无环图的另一个术语,这些在NetworkX中被称为“树状图”。

你可能想要实现一个平面树(又名有序树),其中每个兄弟姐妹都有一个唯一的秩,这通常通过标记节点来完成。

然而,图语言看起来不同于树语言,“扎根”树的方法通常是使用有向图,因此,虽然有一些非常酷的功能和相应的可视化可用,但如果你还没有使用networkx,它可能不是一个理想的选择。

一个构建树的例子:

import networkx as nx
G = nx.Graph()
G.add_edge('A', 'B')
G.add_edge('B', 'C')
G.add_edge('B', 'D')
G.add_edge('A', 'E')
G.add_edge('E', 'F')

该库允许每个节点是任何可哈希对象,并且不限制每个节点拥有的子节点的数量。

bigtree是一个Python树实现,集成了Python列表、字典和pandas DataFrame。它是python式的,易于学习,并可扩展到许多类型的工作流。

bigtree有很多组成部分,即

从列表、字典和熊猫数据框架构建树 遍历树 修改树(移位/复制节点) 搜索树 辅助方法(克隆树,修剪树,获取两个树之间的差异) 导出树(打印到控制台,导出树到字典,熊猫数据框架,图像等) 其他树结构:二叉树! 其他图结构:有向无环图(dag)!

我还能说什么呢……是的,这也是有据可查的。

一些例子:

from bigtree import list_to_tree, tree_to_dict, tree_to_dot

# Create tree from list, print tree
root = list_to_tree(["a/b/d", "a/c"])
print_tree(root)
# a
# ├── b
# │   └── d
# └── c

# Query tree
root.children
# (Node(/a/b, ), Node(/a/c, ))

# Export tree to dictionary / image
tree_to_dict(root)
# {
#     '/a': {'name': 'a'},
#     '/a/b': {'name': 'b'},
#     '/a/b/d': {'name': 'd'},
#     '/a/c': {'name': 'c'}
# }

graph = tree_to_dot(root, node_colour="gold")
graph.write_png("tree.png")

来源/免责声明:我是bigtree的创造者;)

如果有人需要一个更简单的方法,树只是一个递归嵌套的列表(因为set是不可哈希的):

[root, [child_1, [[child_11, []], [child_12, []]], [child_2, []]]]

每个分支都是一对:[object, [children]] 每个叶子是一对:[object, []]

但是如果你需要一个带有方法的类,你可以使用任何树。

并没有内置树,但是可以通过从List继承Node类型并编写遍历方法来轻松地构造一个树。如果你这样做,我发现平分法很有用。

您还可以浏览PyPi上的许多实现。

如果我没记错的话,Python标准库不包含树数据结构,原因和。net基类库不包含树数据结构是一样的:内存的局部性降低了,导致缓存丢失更多。在现代处理器上,将大量内存放入缓存通常会更快,而“指针丰富”的数据结构会抵消这种好处。

如果您想要创建树数据结构,那么首先必须创建treeElement对象。如果您创建了treeElement对象,那么您可以决定树的行为。

下面是TreeElement类:

class TreeElement (object):

def __init__(self):
    self.elementName = None
    self.element = []
    self.previous = None
    self.elementScore = None
    self.elementParent = None
    self.elementPath = []
    self.treeLevel = 0

def goto(self, data):
    for child in range(0, len(self.element)):
        if (self.element[child].elementName == data):
            return self.element[child]

def add(self):

    single_element = TreeElement()
    single_element.elementName = self.elementName
    single_element.previous = self.elementParent
    single_element.elementScore = self.elementScore
    single_element.elementPath = self.elementPath
    single_element.treeLevel = self.treeLevel

    self.element.append(single_element)

    return single_element

现在,我们必须使用这个元素来创建树,在这个例子中我使用的是A*树。

class AStarAgent(Agent):
# Initialization Function: Called one time when the game starts
def registerInitialState(self, state):
    return;

# GetAction Function: Called with every frame
def getAction(self, state):

    # Sorting function for the queue
    def sortByHeuristic(each_element):

        if each_element.elementScore:
            individual_score = each_element.elementScore[0][0] + each_element.treeLevel
        else:
            individual_score = admissibleHeuristic(each_element)

        return individual_score

    # check the game is over or not
    if state.isWin():
        print('Job is done')
        return Directions.STOP
    elif state.isLose():
        print('you lost')
        return Directions.STOP

    # Create empty list for the next states
    astar_queue = []
    astar_leaf_queue = []
    astar_tree_level = 0
    parent_tree_level = 0

    # Create Tree from the give node element
    astar_tree = TreeElement()
    astar_tree.elementName = state
    astar_tree.treeLevel = astar_tree_level
    astar_tree = astar_tree.add()

    # Add first element into the queue
    astar_queue.append(astar_tree)

    # Traverse all the elements of the queue
    while astar_queue:

        # Sort the element from the queue
        if len(astar_queue) > 1:
            astar_queue.sort(key=lambda x: sortByHeuristic(x))

        # Get the first node from the queue
        astar_child_object = astar_queue.pop(0)
        astar_child_state = astar_child_object.elementName

        # get all legal actions for the current node
        current_actions = astar_child_state.getLegalPacmanActions()

        if current_actions:

            # get all the successor state for these actions
            for action in current_actions:

                # Get the successor of the current node
                next_state = astar_child_state.generatePacmanSuccessor(action)

                if next_state:

                    # evaluate the successor states using scoreEvaluation heuristic
                    element_scored = [(admissibleHeuristic(next_state), action)]

                    # Increase the level for the child
                    parent_tree_level = astar_tree.goto(astar_child_state)
                    if parent_tree_level:
                        astar_tree_level = parent_tree_level.treeLevel + 1
                    else:
                        astar_tree_level += 1

                    # create tree for the finding the data
                    astar_tree.elementName = next_state
                    astar_tree.elementParent = astar_child_state
                    astar_tree.elementScore = element_scored
                    astar_tree.elementPath.append(astar_child_state)
                    astar_tree.treeLevel = astar_tree_level
                    astar_object = astar_tree.add()

                    # If the state exists then add that to the queue
                    astar_queue.append(astar_object)

                else:
                    # Update the value leaf into the queue
                    astar_leaf_state = astar_tree.goto(astar_child_state)
                    astar_leaf_queue.append(astar_leaf_state)

你可以从对象中添加/删除任何元素,但要使结构为完整的。