Cómo implementar un árbol de búsqueda binario en Python?

Op del Tree.insertmétodo califica para el "bruto Misnomer de la Semana" premio - no se inserta nada. Se crea un nodo que no está unido a cualquier otro nodo (no es que hay alguna nodos para adjuntarlo a) y entonces el nodo creado está colocado en la papelera cuando el método de devoluciones.

Para la edificación de @Hugh Bothwell:

>>> class Foo(object):
...    bar = None
...
>>> a = Foo()
>>> b = Foo()
>>> a.bar
>>> a.bar = 42
>>> b.bar
>>> b.bar = 666
>>> a.bar
42
>>> b.bar
666
>>>

class Node: 
    rChild,lChild,data = None,None,None

Esto está mal - que hace que las variables de las variables de clase - es decir, todas las instancias de nodo utiliza los mismos valores cambiantes (rChild de cualquier nodo cambia para todos los nodos!). Esto claramente no es lo que quiere; tratar

class Node: 
    def __init__(self, key):
        self.rChild = None
        self.lChild = None
        self.data = key

Ahora, cada nodo tiene su propio conjunto de variables. Lo mismo se aplica a la definición de árbol,

class Tree:
    root,size = None,0    # <- lose this line!
    def __init__(self):
        self.root = None
        self.size = 0

Además, cada clase debe ser una clase de "estilo nuevo" derivada de la clase "objeto" y debe cadena de nuevo a Object .__ init __ ():

class Node(object): 
    def __init__(self, data, rChild=None, lChild=None):
        super(Node,self).__init__()
        self.data   = data
        self.rChild = rChild
        self.lChild = lChild

class Tree(object):
    def __init__(self):
        super(Tree,self).__init__()
        self.root = None
        self.size = 0

Además, main () se sangra demasiado - como se muestra, es un método de árbol que está uncallable ya que no acepta un auto argumento.

Además, está modificando los datos del objeto directamente ( t.root = Node(4)), que destruye tipo de encapsulación (todo el punto de tener clases en el primer lugar); que debería estar haciendo algo más parecido

def main():
    t = Tree()
    t.add(4)    # <- let the tree create a data Node and insert it
    t.add(5)

Sólo algo para ayudarle a comenzar en.

A (simple idea de) búsqueda de árbol binario sería bastante probable que aplicar en Python según las líneas:

def search(node, key):
    if node is None: return None  # key not found
    if key< node.key: return search(node.left, key)
    elif key> node.key: return search(node.right, key)
    else: return node.value  # found key

Ahora sólo tiene que aplicar el andamiaje (creación del árbol y los insertos de valor) y ya está.

class Node:
    rChild,lChild,parent,data = None,None,None,0    

def __init__(self,key):
    self.rChild = None
    self.lChild = None
    self.parent = None
    self.data = key 

class Tree:
    root,size = None,0
    def __init__(self):
        self.root = None
        self.size = 0
    def insert(self,someNumber):
        self.size = self.size+1
        if self.root is None:
            self.root = Node(someNumber)
        else:
            self.insertWithNode(self.root, someNumber)    

    def insertWithNode(self,node,someNumber):
        if node.lChild is None and node.rChild is None:#external node
            if someNumber > node.data:
                newNode = Node(someNumber)
                node.rChild = newNode
                newNode.parent = node
            else:
                newNode = Node(someNumber)
                node.lChild = newNode
                newNode.parent = node
        else: #not external
            if someNumber > node.data:
                if node.rChild is not None:
                    self.insertWithNode(node.rChild, someNumber)
                else: #if empty node
                    newNode = Node(someNumber)
                    node.rChild = newNode
                    newNode.parent = node 
            else:
                if node.lChild is not None:
                    self.insertWithNode(node.lChild, someNumber)
                else:
                    newNode = Node(someNumber)
                    node.lChild = newNode
                    newNode.parent = node                    

    def printTree(self,someNode):
        if someNode is None:
            pass
        else:
            self.printTree(someNode.lChild)
            print someNode.data
            self.printTree(someNode.rChild)

def main():  
    t = Tree()
    t.insert(5)  
    t.insert(3)
    t.insert(7)
    t.insert(4)
    t.insert(2)
    t.insert(1)
    t.insert(6)
    t.printTree(t.root)

if __name__ == '__main__':
    main()

Mi solución.

class BST:
    def __init__(self, val=None):
        self.left = None
        self.right = None
        self.val = val

    def __str__(self):
        return "[%s, %s, %s]" % (self.left, str(self.val), self.right)

    def isEmpty(self):
        return self.left == self.right == self.val == None

    def insert(self, val):
        if self.isEmpty():
            self.val = val
        elif val < self.val:
            if self.left is None:
                self.left = BST(val)
            else:
                self.left.insert(val)
        else:
            if self.right is None:
                self.right = BST(val)
            else:
                self.right.insert(val)

a = BST(1)
a.insert(2)
a.insert(3)
a.insert(0)
print a

Otra BST Python con el criterio de ordenación (por defecto a valor)

LEFT = 0
RIGHT = 1
VALUE = 2
SORT_KEY = -1

class BinarySearchTree(object):

    def __init__(self, sort_key=None):
        self._root = []  
        self._sort_key = sort_key
        self._len = 0  

def insert(self, val):
    if self._sort_key is None:
        sort_key = val // if no sort key, sort key is value
    else:
        sort_key = self._sort_key(val)

    node = self._root
    while node:
        if sort_key < node[_SORT_KEY]:
            node = node[LEFT]
        else:
            node = node[RIGHT]

    if sort_key is val:
        node[:] = [[], [], val]
    else:
        node[:] = [[], [], val, sort_key]
    self._len += 1

def minimum(self):
    return self._extreme_node(LEFT)[VALUE]

def maximum(self):
    return self._extreme_node(RIGHT)[VALUE]

def find(self, sort_key):
    return self._find(sort_key)[VALUE]

def _extreme_node(self, side):
    if not self._root:
        raise IndexError('Empty')
    node = self._root
    while node[side]:
        node = node[side]
    return node

def _find(self, sort_key):
    node = self._root
    while node:
        node_key = node[SORT_KEY]
        if sort_key < node_key:
            node = node[LEFT]
        elif sort_key > node_key:
            node = node[RIGHT]
        else:
            return node
    raise KeyError("%r not found" % sort_key)

Aquí está una, orientada a objetos, implementación recursiva compacta:

    class BTreeNode(object):
        def __init__(self, data):
            self.data = data
            self.rChild = None
            self.lChild = None

    def __str__(self):
        return (self.lChild.__str__() + '<-' if self.lChild != None else '') + self.data.__str__() + ('->' + self.rChild.__str__() if self.rChild != None else '')

    def insert(self, btreeNode):
        if self.data > btreeNode.data: #insert left
            if self.lChild == None:
                self.lChild = btreeNode
            else:
                self.lChild.insert(btreeNode)
        else: #insert right
            if self.rChild == None:
                self.rChild = btreeNode
            else:
                self.rChild.insert(btreeNode)


def main():
    btreeRoot = BTreeNode(5)
    print 'inserted %s:' %5, btreeRoot

    btreeRoot.insert(BTreeNode(7))
    print 'inserted %s:' %7, btreeRoot

    btreeRoot.insert(BTreeNode(3))
    print 'inserted %s:' %3, btreeRoot

    btreeRoot.insert(BTreeNode(1))
    print 'inserted %s:' %1, btreeRoot

    btreeRoot.insert(BTreeNode(2))
    print 'inserted %s:' %2, btreeRoot

    btreeRoot.insert(BTreeNode(4))
    print 'inserted %s:' %4, btreeRoot

    btreeRoot.insert(BTreeNode(6))
    print 'inserted %s:' %6, btreeRoot

La salida de la principal por encima () es:

inserted 5: 5
inserted 7: 5->7
inserted 3: 3<-5->7
inserted 1: 1<-3<-5->7
inserted 2: 1->2<-3<-5->7
inserted 4: 1->2<-3->4<-5->7
inserted 6: 1->2<-3->4<-5->6<-7

Encuentro las soluciones un poco torpe en la insertparte. Se podría devolver la rootreferencia y simplificarlo un poco:

def binary_insert(root, node):
    if root is None:
        return node
    if root.data > node.data:
        root.l_child = binary_insert(root.l_child, node)
    else:
        root.r_child = binary_insert(root.r_child, node)
    return root

aquí es un ejemplo de implementación, si eso ayuda.

El siguiente código es básico en la respuesta de @ DTing y lo que aprendo de clase, que utiliza un bucle while para insertar (indicado en el código).

class Node:
    def __init__(self, val):
        self.l_child = None
        self.r_child = None
        self.data = val


def binary_insert(root, node):
    y = None
    x = root
    z = node
    #while loop here
    while x is not None:
        y = x
        if z.data < x.data:
            x = x.l_child
        else:
            x = x.r_child
    z.parent = y
    if y == None:
        root = z
    elif z.data < y.data:
        y.l_child = z
    else:
        y.r_child = z


def in_order_print(root):
    if not root:
        return
    in_order_print(root.l_child)
    print(root.data)
    in_order_print(root.r_child)


r = Node(3)
binary_insert(r, Node(7))
binary_insert(r, Node(1))
binary_insert(r, Node(5))

in_order_print(r)

Aquí es una solución de trabajo.

class BST:
    def __init__(self,data):
        self.root = data
        self.left = None
        self.right = None

    def insert(self,data):
        if self.root == None:
            self.root = BST(data)
        elif data > self.root:
            if self.right == None:
                self.right = BST(data)
            else:
                self.right.insert(data)
        elif data < self.root:
            if self.left == None:
                self.left = BST(data)
            else:
                self.left.insert(data)

    def inordertraversal(self):
        if self.left != None:
            self.left.inordertraversal()
        print (self.root),
        if self.right != None:
            self.right.inordertraversal()

t = BST(4)
t.insert(1)
t.insert(7)
t.insert(3)
t.insert(6)
t.insert(2)
t.insert(5)
t.inordertraversal()

es fácil de implementar un BST usando dos clases, Nodo 1. y 2. Árbol de clase será sólo para la interfaz de usuario, y los métodos actuales se implementarán en la clase de nodo.

class Node():

    def __init__(self,val):
        self.value = val
        self.left = None
        self.right = None


    def _insert(self,data):
        if data == self.value:
            return False
        elif data < self.value:
            if self.left:
                return self.left._insert(data)
            else:
                self.left = Node(data)
                return True
        else:
            if self.right:
                return self.right._insert(data)
            else:
                self.right = Node(data)
                return True

    def _inorder(self):
        if self:
            if self.left:
                self.left._inorder()
            print(self.value)
            if self.right:
                self.right._inorder()



class Tree():

    def __init__(self):
        self.root = None

    def insert(self,data):
        if self.root:
            return self.root._insert(data)
        else:
            self.root = Node(data)
            return True
    def inorder(self):
        if self.root is not None:
            return self.root._inorder()
        else:
            return False




if __name__=="__main__":
    a = Tree()
    a.insert(16)
    a.insert(8)
    a.insert(24)
    a.insert(6)
    a.insert(12)
    a.insert(19)
    a.insert(29)
    a.inorder()

Finde función para comprobar si BST se implementa correctamente.

La respuesta aceptada se niega a establecer un atributo primario para cada nodo insertado, sin la cual no se puede poner en práctica un successormétodo que encuentra el sucesor en un recorrido del árbol en orden de O ( h tiempo), donde h es la altura del árbol (en contraposición a la O ( n tiempo) necesario para el pie).

Aquí es una implementación basada en el pseudocódigo dada en Cormen et al,. Introducción a los algoritmos , incluyendo la asignación de un parentatributo y un successormétodo:

class Node(object):
    def __init__(self, key):
        self.key = key
        self.left = None
        self.right = None
        self.parent = None


class Tree(object):
    def __init__(self, root=None):
        self.root = root

    def insert(self, z):
        y = None
        x = self.root
        while x is not None:
            y = x
            if z.key < x.key:
                x = x.left
            else:
                x = x.right
        z.parent = y
        if y is None:
            self.root = z       # Tree was empty
        elif z.key < y.key:
            y.left = z
        else:
            y.right = z

    @staticmethod
    def minimum(x):
        while x.left is not None:
            x = x.left
        return x

    @staticmethod
    def successor(x):
        if x.right is not None:
            return Tree.minimum(x.right)
        y = x.parent
        while y is not None and x == y.right:
            x = y
            y = y.parent
        return y

Aquí hay algunas pruebas que demuestran que el árbol se comporta como se esperaba para el ejemplo dado por DTing :

import pytest

@pytest.fixture
def tree():
    t = Tree()
    t.insert(Node(3))
    t.insert(Node(1))
    t.insert(Node(7))
    t.insert(Node(5))
    return t

def test_tree_insert(tree):
    assert tree.root.key == 3
    assert tree.root.left.key == 1
    assert tree.root.right.key == 7
    assert tree.root.right.left.key == 5

def test_tree_successor(tree):
    assert Tree.successor(tree.root.left).key == 3
    assert Tree.successor(tree.root.right.left).key == 7

if __name__ == "__main__":
    pytest.main([__file__])

El problema, o al menos un problema con su código está aquí: -

def insert(self,node,someNumber):
    if node is None:
        node = Node(someNumber)
    else:
        if node.data > someNumber:
            self.insert(node.rchild,someNumber)
        else:
            self.insert(node.rchild, someNumber)
    return

Puedes ver la afirmación "si node.data> someNumber:" y la "otra cosa:" asociado comunicado que ambos tienen el mismo código después de ellos. es decir, que hacer lo mismo si la sentencia if es verdadera o falsa.

Me gustaría sugerir que probablemente la intención de hacer cosas diferentes aquí, tal vez uno de éstos debe decir self.insert (node.lchild, someNumber)?

Otra solución Python BST

class Node(object):
    def __init__(self, value):
        self.left_node = None
        self.right_node = None
        self.value = value

    def __str__(self):
        return "[%s, %s, %s]" % (self.left_node, self.value, self.right_node)

    def insertValue(self, new_value):
        """
        1. if current Node doesnt have value then assign to self
        2. new_value lower than current Node's value then go left
        2. new_value greater than current Node's value then go right
        :return:
        """
        if self.value:
            if new_value < self.value:
                # add to left
                if self.left_node is None:  # reached start add value to start
                    self.left_node = Node(new_value)
                else:
                    self.left_node.insertValue(new_value)  # search
            elif new_value > self.value:
                # add to right
                if self.right_node is None:  # reached end add value to end
                    self.right_node = Node(new_value)
                else:
                    self.right_node.insertValue(new_value)  # search
        else:
            self.value = new_value

    def findValue(self, value_to_find):
        """
        1. value_to_find is equal to current Node's value then found
        2. if value_to_find is lower than Node's value then go to left
        3. if value_to_find is greater than Node's value then go to right
        """
        if value_to_find == self.value:
            return "Found"
        elif value_to_find < self.value and self.left_node:
            return self.left_node.findValue(value_to_find)
        elif value_to_find > self.value and self.right_node:
            return self.right_node.findValue(value_to_find)
        return "Not Found"

    def printTree(self):
        """
        Nodes will be in sequence
        1. Print LHS items
        2. Print value of node
        3. Print RHS items
        """
        if self.left_node:
            self.left_node.printTree()
        print(self.value),
        if self.right_node:
            self.right_node.printTree()

    def isEmpty(self):
        return self.left_node == self.right_node == self.value == None


def main():
    root_node = Node(12)
    root_node.insertValue(6)
    root_node.insertValue(3)
    root_node.insertValue(7)

    # should return 3 6 7 12
    root_node.printTree()

    # should return found
    root_node.findValue(7)
    # should return found
    root_node.findValue(3)
    # should return Not found
    root_node.findValue(24)

if __name__ == '__main__':
    main()

    def BinaryST(list1,key):
    start = 0
    end = len(list1)
    print("Length of List: ",end)

    for i in range(end):
        for j in range(0, end-i-1):
            if(list1[j] > list1[j+1]):
                temp = list1[j]
                list1[j] = list1[j+1]
                list1[j+1] = temp

    print("Order List: ",list1)

    mid = int((start+end)/2)
    print("Mid Index: ",mid)

    if(key == list1[mid]):
        print(key," is on ",mid," Index")

    elif(key > list1[mid]):
        for rindex in range(mid+1,end):
            if(key == list1[rindex]):
                print(key," is on ",rindex," Index")
                break
            elif(rindex == end-1):
                print("Given key: ",key," is not in List")
                break
            else:
                continue

    elif(key < list1[mid]):
        for lindex in range(0,mid):
            if(key == list1[lindex]):
                print(key," is on ",lindex," Index")
                break
            elif(lindex == mid-1):
                print("Given key: ",key," is not in List")
                break
            else:
                continue


size = int(input("Enter Size of List: "))
list1 = []
for e in range(size):
    ele = int(input("Enter Element in List: "))
    list1.append(ele)

key = int(input("\nEnter Key for Search: "))

print("\nUnorder List: ",list1)
BinaryST(list1,key)