如何在Python中实现通用树?这有内置的数据结构吗?


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嗨,你可以试试itertree(我是作者)。

该包与任何树包的方向相同,但关注点略有不同。在巨大的树(>100000个项目)上的性能要好得多,它处理迭代器具有有效的过滤机制。

>>>from itertree import *
>>>root=iTree('root')

>>># add some children:
>>>root.append(iTree('Africa',data={'surface':30200000,'inhabitants':1257000000}))
>>>root.append(iTree('Asia', data={'surface': 44600000, 'inhabitants': 4000000000}))
>>>root.append(iTree('America', data={'surface': 42549000, 'inhabitants': 1009000000}))
>>>root.append(iTree('Australia&Oceania', data={'surface': 8600000, 'inhabitants': 36000000}))
>>>root.append(iTree('Europe', data={'surface': 10523000 , 'inhabitants': 746000000}))
>>># you might use __iadd__ operator for adding too:
>>>root+=iTree('Antarktika', data={'surface': 14000000, 'inhabitants': 1100})

>>># for building next level we select per index:
>>>root[0]+=iTree('Ghana',data={'surface':238537,'inhabitants':30950000})
>>>root[0]+=iTree('Niger', data={'surface': 1267000, 'inhabitants': 23300000})
>>>root[1]+=iTree('China', data={'surface': 9596961, 'inhabitants': 1411780000})
>>>root[1]+=iTree('India', data={'surface': 3287263, 'inhabitants': 1380004000})
>>>root[2]+=iTree('Canada', data={'type': 'country', 'surface': 9984670, 'inhabitants': 38008005})    
>>>root[2]+=iTree('Mexico', data={'surface': 1972550, 'inhabitants': 127600000 })
>>># extend multiple items:
>>>root[3].extend([iTree('Australia', data={'surface': 7688287, 'inhabitants': 25700000 }), iTree('New Zealand', data={'surface': 269652, 'inhabitants': 4900000 })])
>>>root[4]+=iTree('France', data={'surface': 632733, 'inhabitants': 67400000 }))
>>># select parent per TagIdx - remember in itertree you might put items with same tag multiple times:
>>>root[TagIdx('Europe'0)]+=iTree('Finland', data={'surface': 338465, 'inhabitants': 5536146 })

创建的树可以被渲染:

>>>root.render()
iTree('root')
     └──iTree('Africa', data=iTData({'surface': 30200000, 'inhabitants': 1257000000}))
         └──iTree('Ghana', data=iTData({'surface': 238537, 'inhabitants': 30950000}))
         └──iTree('Niger', data=iTData({'surface': 1267000, 'inhabitants': 23300000}))
     └──iTree('Asia', data=iTData({'surface': 44600000, 'inhabitants': 4000000000}))
         └──iTree('China', data=iTData({'surface': 9596961,  'inhabitants': 1411780000}))
         └──iTree('India', data=iTData({'surface': 3287263, 'inhabitants': 1380004000}))
     └──iTree('America', data=iTData({'surface': 42549000, 'inhabitants': 1009000000}))
         └──iTree('Canada', data=iTData({'surface': 9984670, 'inhabitants': 38008005}))
         └──iTree('Mexico', data=iTData({'surface': 1972550, 'inhabitants': 127600000}))
     └──iTree('Australia&Oceania', data=iTData({'surface': 8600000, 'inhabitants': 36000000}))
         └──iTree('Australia', data=iTData({'surface': 7688287, 'inhabitants': 25700000}))
         └──iTree('New Zealand', data=iTData({'surface': 269652, 'inhabitants': 4900000}))
     └──iTree('Europe', data=iTData({'surface': 10523000, 'inhabitants': 746000000}))
         └──iTree('France', data=iTData({'surface': 632733, 'inhabitants': 67400000}))
         └──iTree('Finland', data=iTData({'surface': 338465, 'inhabitants': 5536146}))
     └──iTree('Antarktika', data=iTData({'surface': 14000000, 'inhabitants': 1100}))

过滤可以这样做:

>>>item_filter = Filter.iTFilterData(data_key='inhabitants', data_value=iTInterval(0, 20000000))
>>>iterator=root.iter_all(item_filter=item_filter)
>>>for i in iterator:
>>>    print(i)
iTree("'New Zealand'", data=iTData({'surface': 269652, 'inhabitants': 4900000}), subtree=[])
iTree("'Finland'", data=iTData({'surface': 338465, 'inhabitants': 5536146}), subtree=[])
iTree("'Antarktika'", data=iTData({'surface': 14000000, 'inhabitants': 1100}), subtree=[])

其他回答

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。

Python不像Java那样具有相当广泛的“内置”数据结构。但是,因为Python是动态的,所以很容易创建通用树。例如,二叉树可能是:

class Tree:
    def __init__(self):
        self.left = None
        self.right = None
        self.data = None

你可以这样使用它:

root = Tree()
root.data = "root"
root.left = Tree()
root.left.data = "left"
root.right = Tree()
root.right.data = "right"

如果每个节点需要任意数量的子节点,则使用子节点列表:

class Tree:
    def __init__(self, data):
        self.children = []
        self.data = data

left = Tree("left")
middle = Tree("middle")
right = Tree("right")
root = Tree("root")
root.children = [left, middle, right]

泛型树是一个具有零个或多个子节点的节点,每个子节点都是一个合适的(树)节点。它与二叉树不同,它们是不同的数据结构,尽管它们都有一些相同的术语。

Python中没有任何用于泛型树的内置数据结构,但很容易通过类实现。

class Tree(object):
    "Generic tree node."
    def __init__(self, name='root', children=None):
        self.name = name
        self.children = []
        if children is not None:
            for child in children:
                self.add_child(child)
    def __repr__(self):
        return self.name
    def add_child(self, node):
        assert isinstance(node, Tree)
        self.children.append(node)
#    *
#   /|\
#  1 2 +
#     / \
#    3   4
t = Tree('*', [Tree('1'),
               Tree('2'),
               Tree('+', [Tree('3'),
                          Tree('4')])])

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。