假设您想递归地实现一个二叉树的宽度优先搜索。你会怎么做?
是否可以只使用调用堆栈作为辅助存储?
当前回答
在学习AlgoExpert时，对这个问题进行了改编。提示符中已经提供了以下Class。这里是python中的迭代和递归解决方案。这个问题的目标是返回一个输出数组，其中列出了按访问顺序排列的节点名称。如果遍历顺序为A -> B -> D -> F，则输出为['A'，'B'，'D'，'F']
class Node:
def __init__(self, name):
self.children = []
self.name = name
def addChild(self, name):
self.children.append(Node(name))
return self
递归
def breadthFirstSearch(self, array):
return self._bfs(array, [self])
def _bfs(self, array, visited):
# Base case - no more nodes to visit
if len(visited) == 0:
return array
node = visited.pop(0)
array.append(node.name)
visited.extend(node.children)
return self._bfs(array, visited)
迭代
def breadthFirstSearch(self, array):
array.append(self.name)
queue = [self]
while len(queue) > 0:
node = queue.pop(0)
for child in node.children:
array.append(child.name)
queue.append(child)
return array
其他回答
我找不到一种完全递归的方法(没有任何辅助数据结构)。但是如果队列Q是通过引用传递的，那么你可以得到下面这个愚蠢的尾部递归函数:
BFS(Q)
{
if (|Q| > 0)
v <- Dequeue(Q)
Traverse(v)
foreach w in children(v)
Enqueue(Q, w)
BFS(Q)
}
在学习AlgoExpert时，对这个问题进行了改编。提示符中已经提供了以下Class。这里是python中的迭代和递归解决方案。这个问题的目标是返回一个输出数组，其中列出了按访问顺序排列的节点名称。如果遍历顺序为A -> B -> D -> F，则输出为['A'，'B'，'D'，'F']
class Node:
def __init__(self, name):
self.children = []
self.name = name
def addChild(self, name):
self.children.append(Node(name))
return self
递归
def breadthFirstSearch(self, array):
return self._bfs(array, [self])
def _bfs(self, array, visited):
# Base case - no more nodes to visit
if len(visited) == 0:
return array
node = visited.pop(0)
array.append(node.name)
visited.extend(node.children)
return self._bfs(array, visited)
迭代
def breadthFirstSearch(self, array):
array.append(self.name)
queue = [self]
while len(queue) > 0:
node = queue.pop(0)
for child in node.children:
array.append(child.name)
queue.append(child)
return array
二进制(或n-ary)树的BFS可以在没有队列的情况下递归完成，如下所示(在Java中):
public class BreathFirst {
static class Node {
Node(int value) {
this(value, 0);
}
Node(int value, int nChildren) {
this.value = value;
this.children = new Node[nChildren];
}
int value;
Node[] children;
}
static void breathFirst(Node root, Consumer<? super Node> printer) {
boolean keepGoing = true;
for (int level = 0; keepGoing; level++) {
keepGoing = breathFirst(root, printer, level);
}
}
static boolean breathFirst(Node node, Consumer<? super Node> printer, int depth) {
if (depth < 0 || node == null) return false;
if (depth == 0) {
printer.accept(node);
return true;
}
boolean any = false;
for (final Node child : node.children) {
any |= breathFirst(child, printer, depth - 1);
}
return any;
}
}
按升序遍历打印数字1-12的示例:
public static void main(String... args) {
// 1
// / | \
// 2 3 4
// / | | \
// 5 6 7 8
// / | | \
// 9 10 11 12
Node root = new Node(1, 3);
root.children[0] = new Node(2, 2);
root.children[1] = new Node(3);
root.children[2] = new Node(4, 2);
root.children[0].children[0] = new Node(5, 2);
root.children[0].children[1] = new Node(6);
root.children[2].children[0] = new Node(7, 2);
root.children[2].children[1] = new Node(8);
root.children[0].children[0].children[0] = new Node(9);
root.children[0].children[0].children[1] = new Node(10);
root.children[2].children[0].children[0] = new Node(11);
root.children[2].children[0].children[1] = new Node(12);
breathFirst(root, n -> System.out.println(n.value));
}
如果使用数组来支持二叉树，则可以用代数方法确定下一个节点。如果I是一个节点，那么它的子节点可以在2i + 1(左节点)和2i + 2(右节点)处找到。节点的下一个邻居由i + 1给出，除非i是2的幂
下面是在数组支持的二叉搜索树上实现宽度优先搜索的伪代码。这假设一个固定大小的数组，因此一个固定深度的树。它将查看无父节点，并可能创建难以管理的大堆栈。
bintree-bfs(bintree, elt, i)
if (i == LENGTH)
return false
else if (bintree[i] == elt)
return true
else
return bintree-bfs(bintree, elt, i+1)
下面的方法使用DFS算法来获取特定深度的所有节点——这与对该级别进行BFS相同。如果您找到树的深度，并对所有级别执行此操作，结果将与BFS相同。
public void PrintLevelNodes(Tree root, int level) {
if (root != null) {
if (level == 0) {
Console.Write(root.Data);
return;
}
PrintLevelNodes(root.Left, level - 1);
PrintLevelNodes(root.Right, level - 1);
}
}
for (int i = 0; i < depth; i++) {
PrintLevelNodes(root, i);
}
找到树的深度是小菜一碟:
public int MaxDepth(Tree root) {
if (root == null) {
return 0;
} else {
return Math.Max(MaxDepth(root.Left), MaxDepth(root.Right)) + 1;
}
}
