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php 实现二叉树的最大深度_PHP实现二叉树的深度优先遍历(前序 中序 后序)和广度

时间:2023-06-23 13:23:05

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php 实现二叉树的最大深度_PHP实现二叉树的深度优先遍历(前序 中序 后序)和广度

前言:

深度优先遍历:对每一个可能的分支路径深入到不能再深入为止,而且每个结点只能访问一次。要特别注意的是,二叉树的深度优先遍历比较特殊,可以细分为先序遍历、中序遍历、后序遍历。具体说明如下:

前序遍历:根节点->左子树->右子树

中序遍历:左子树->根节点->右子树

后序遍历:左子树->右子树->根节点

广度优先遍历:又叫层次遍历,从上往下对每一层依次访问,在每一层中,从左往右(也可以从右往左)访问结点,访问完一层就进入下一层,直到没有结点可以访问为止。

例如对于一下这棵树:

深度优先遍历:

前序遍历:10 8 7 9 12 11 13

中序遍历:7 8 9 10 11 12 13

后序遍历:7 9 8 11 13 12 10

广度优先遍历:

层次遍历:10 8 12 7 9 11 13

二叉树的深度优先遍历的非递归的通用做法是采用栈,广度优先遍历的非递归的通用做法是采用队列。

深度优先遍历:

1、前序遍历:

/**

* 前序遍历(递归方法)*/

private function pre_order1($root)

{if (!is_null($root)) {//这里用到常量__FUNCTION__,获取当前函数名,好处是假如修改函数名的时候,里面的实现不用修改

$function = __FUNCTION__;echo $root->key . " ";$this->$function($root->left);$this->$function($root->right);

}

}/**

* 前序遍历(非递归方法)

* 因为当遍历过根节点之后还要回来,所以必须将其存起来。考虑到后进先出的特点,选用栈存储。*/

private function pre_order2($root)

{//$stack = new splstack();

// $stack->push($root);

// while(!$stack->isEmpty()){

// $node = $stack->pop();

// echo $node->key.' ';

// if(!is_null($node->right)){

// $stack->push($node->right);

// }

// if(!is_null($node->left)){

// $stack->push($node->left);

// }

// }

if (is_null($root)) {return;

}$stack = newsplstack();$node = $root;while (!is_null($node) || !$stack->isEmpty()) {while (!is_null($node)) {//只要结点不为空就应该入栈保存,与其左右结点无关

$stack->push($node);echo $node->key . ' ';$node = $node->left;

}$node = $stack->pop();$node = $node->right;

}

}//前序遍历

public functionPreOrder()

{//所在对象中的tree属性保存了一个树的引用

// $this->pre_order1($this->tree->root);

$this->pre_order2($this->tree->root);

}

说明:1、我将所有的遍历方法都封装在一个类 traverse 里面了。2、pre_order2方法中,在使用栈的过程中,我使用的是PHP标准库SPL提供的splstack,如果你们习惯使用数组的话,可以使用 array_push() 和array_pop() 模拟实现。

2、中序遍历:

/**

* 中序遍历(递归方法)*/

private function mid_order1($root)

{if (!is_null($root)) {$function = __FUNCTION__;$this->$function($root->left);echo $root->key . " ";$this->$function($root->right);

}

}/**

* 中序遍历(非递归方法)

* 因为当遍历过根节点之后还要回来,所以必须将其存起来。考虑到后进先出的特点,选用栈存储。*/

private function mid_order2($root)

{if (is_null($root)) {return;

}$stack = newsplstack();$node = $root;while (!is_null($node) || !$stack->isEmpty()) {while (!is_null($node)) {$stack->push($node);$node = $node->left;

}$node = $stack->pop();echo $node->key . ' ';$node = $node->right;

}

}//中序遍历

public functionMidOrder()

{//$this->mid_order1($this->tree->root);

$this->mid_order2($this->tree->root);

}

3、后序遍历:

/**

* 后序遍历(递归方法)*/

private function post_order1($root)

{if (!is_null($root)) {$function = __FUNCTION__;$this->$function($root->left);$this->$function($root->right);echo $root->key . " ";

}

}/**

* 后序遍历(非递归方法)

* 因为当遍历过根节点之后还要回来,所以必须将其存起来。考虑到后进先出的特点,选用栈存储。

* 由于在访问了左子节点后怎么跳到右子节点是难点,这里使用一个标识lastVisited来标识上一次访问的结点*/

private function post_order2($root)

{if (is_null($root)) {return;

}$node = $root;$stack = newsplstack();//保存上一次访问的结点引用

$lastVisited = NULL;$stack->push($node);while(!$stack->isEmpty()){$node = $stack->top();//获取栈顶元素但不弹出

if(($node->left == NULL && $node->right == NULL) || ($node->right == NULL && $lastVisited == $node->left) || ($lastVisited == $node->right)){echo $node->key.' ';$lastVisited = $node;$stack->pop();

}else{if($node->right){$stack->push($node->right);

}if($node->left){$stack->push($node->left);

}

}

}

}//后序遍历

public functionPostOrder()

{//$this->post_order1($this->tree->root);

$this->post_order2($this->tree->root);

}

广度优先遍历:

1、层次遍历:

/**

* 层次遍历(递归方法)

* 由于是按层逐层遍历,因此传递树的层数*/

private function level_order1($root,$level){if($root == NULL || $level < 1){return;

}if($level == 1){echo $root->key.' ';return;

}if(!is_null($root->left)){$this->level_order1($root->left,$level - 1);

}if(!is_null($root->right)){$this->level_order1($root->right,$level - 1);

}

}/**

* 层次遍历(非递归方法)

* 每一层从左向右输出

元素需要储存有先进先出的特性,所以选用队列存储。*/

private function level_order2($root){if(is_null($root)){return;

}$node = $root;//利用队列实现

// $queue = array();

// array_push($queue,$node);

//

// while(!is_null($node = array_shift($queue))){

// echo $node->key.' ';

// if(!is_null($node->left)){

// array_push($queue,$node->left);

// }

// if(!is_null($node->right)){

// array_push($queue,$node->right);

// }

// }

$queue = newsplqueue();$queue->enqueue($node);while(!$queue->isEmpty()){$node = $queue->dequeue();echo $node->key.' ';if (!is_null($node->left)) {$queue->enqueue($node->left);

}if (!is_null($node->right)) {$queue->enqueue($node->right);

}

}

}//层次遍历

public functionLevelOrder(){//$level = $this->getdepth($this->tree->root);

// for($i = 1;$i <= $level;$i ++){

// $this->level_order1($this->tree->root,$i);

// }

$this->level_order2($this->tree->root);

}//获取树的层数

private function getdepth($root){if(is_null($root)){return 0;

}$left = getdepth($root ->left);$right = getdepth($root ->right);$depth = ($left > $right ? $left : $right) + 1;return $depth;

}

说明:level_order2方法中,在使用队列的过程中,我使用的是PHP标准库SPL提供的splqueue,如果你们习惯使用数组的话,可以使用 array_push() 和array_shift() 模拟实现。

使用:

现在我们来看看客户端代码:

classClient

{public static functionMain()

{try{//实现文件的自动加载

function autoload($class)

{include strtolower($class) . '.php';

}

spl_autoload_register('autoload');$arr = array(10, 8, 12, 7, 9, 11, 13);$tree = newBst();//$tree = new Avl();

// $tree = new Rbt();

$tree->init($arr);$traverse = new traverse($tree);$traverse->PreOrder();//$traverse->MidOrder();

// $traverse->PostOrder();

// $traverse->LevelOrder();

} catch (Exception $e) {echo $e->getMessage();

}

}

}

CLient::Main();

补充:

1. 在客户端中所使用的三个类 Bst、Avl、Rbt 大家可以参考我的其他三篇博客:《PHP二叉树(一):二叉搜索树》、《 PHP二叉树(二):平衡二叉树(AVL)》、《PHP二叉树(三):红黑树》

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