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[译]JavaScript 如何遍历树结构

时间:2023-11-30 本站 点击:0

本文介绍了树结构在 JavaScript 语言里面如何遍历,解释了广度优先、深度优先等多种方法的实现。

树是一种有趣的数据结构。它在各种领域都有广泛的应用。例如:

HTML中的DOM是一种树形数据结构

我们的操作系统中的目录和文件都可以表示为树形

一个家族的层次结构可以表示为一棵树

树有很多变种(如堆、BST等),可以用来解决与调度、图像处理、数据库等相关的问题。许多复杂的问题看起来与树没有关系,但实际上可以表示为一个问题。我们也会通过这样的问题(在本系列的后面部分)来看看树是如何使看似复杂的问题更容易理解和解决的。

简介

通过一个Node来表示二叉树是非常简单的。

functionNode(value){this.value=valuethis.left=nullthis.right=null}//使用方法constroot=newNode(2)root.left=newNode(1)root.right=newNode(3)

这几行代码将为我们创建一个二进制树,看起来像这样

2/\/\13/\/\nullnullnullnull

很简单,所以我们可以用它来做什么呢?

遍历

让我们试着走过这些连接的树节点(或一棵树),就像我们可以遍历一个数组一样。如果我们也能 "遍历 "树节点,那就很酷了。然而,树并不是像数组那样的线性数据结构,所以并不是只有一种方式可以遍历这些。我们可以将遍历方法大致分为以下两种:

广度优先遍历

深度优先遍历

广度优先搜索/遍历(BFS)

在这种方法中,我们逐级遍历树。我们将从根部开始,然后覆盖它的所有子代,我们覆盖所有第二层的子代,如此类推(其实也就是层序遍历)。例如,对于上面的树,遍历的结果如下:

2,1,3

这里有一个略带复杂的树的插图,使之更简单易懂。

为了实现这种形式的遍历,我们可以使用一个队列(先进先出)数据结构。下面是整个算法的过程

初始化一个有根的队列

从队列中取出第一个项目

将弹出的项目的左右两个子项推入队列中

重复步骤2和3,直到队列为空

下面是具体代码实现:

functionwalkBFS(root){if(root===null)returnconstqueue=[root]while(queue.length){constitem=queue.shift()//dosomethingconsole.log(item)if(item.left)queue.push(item.left)if(item.right)queue.push(item.right)}}

我们可以稍微修改上面的算法,返回一个数组,其中每个内部数组代表一个级别,元素都在里面。

functionwalkBFS(root){if(root===null)returnconstqueue=[root],ans=[]while(queue.length){constlen=queue.length,level=[]for(leti=0;i<len;i++){constitem=queue.shift()level.push(item)if(item.left)queue.push(item.left)if(item.right)queue.push(item.right)}ans.push(level)}returnans}

深度优先搜索/遍历(DFS)

在DFS中,我们从一个节点开始,不断查找它的子节点,直到所有子节点都找到。这可以通过以下任意一种方式来完成。

rootnode->leftnode->rightnode//先序遍历leftnode->rootnode->rightnode//中序遍历leftnode->rightnode->rootnode//后序遍历

所有这些遍历技术都可以用递归和迭代的方式实现,让我们实现一下吧。

先序遍历

以下是先序遍历的过程。

rootnode->leftnode->rightnode

技巧

我们可以使用这个简单的技巧来手动找出任何树的先序遍历:从根节点开始遍历整个树,让自己保持在左边。

具体实现:

递归

让我们深入了解一下这种遍历的具体实现。递归方法是相当直观的。

functionwalkPreOrder(root){if(root===null)returnconsole.log(root.val)//通过子节点进行递归if(root.left)walkPreOrder(root.left)if(root.right)walkPreOrder(root.right)}

迭代

先序遍历的迭代方法与BFS非常相似,只是我们使用栈而不是队列,并且我们是先将右边的子节点推入栈。

functionwalkPreOrder(root){if(root===null)returnconststack=[root]while(stack.length){constitem=stack.pop()console.log(item)//左边的子节点被推到右边的子节点之后,因为我们想先打印左边的子节点,所以它在栈中必须在右边的子节点之上。if(item.right)stack.push(item.right)if(item.left)stack.push(item.left)}}

中序遍历

下面是一个树的中序遍历过程。

rootnode->leftnode->rightnode

技巧

我们可以用这个简单的技巧来手动找出任何树的中序遍历:在树的底部水平保持一个平面镜,并取所有节点的投影。

具体实现:

递归:

2/\/\13/\/\nullnullnullnull0

2/\/\13/\/\nullnullnullnull1

在上述方法中,我们无法回溯,即回到导致最左边节点的父节点。所以我们需要一个栈来记录这些。因此,我们修改后的方法可能如下

2/\/\13/\/\nullnullnullnull2

现在我们可以使用上述方法来实现最终的迭代算法了。

2/\/\13/\/\nullnullnullnull3

后序遍历

下面是树的后序遍历的过程。

2/\/\13/\/\nullnullnullnull4

技巧

对于任何树的快速手动后续遍历:逐一摘取所有最左边的叶子结点。

具体实现:

递归

2/\/\13/\/\nullnullnullnull5

迭代

我们已经有了用于先序遍历的迭代算法。我们可以使用它吗?因为后序遍历似乎只是先序遍历的反向。让我们来看看。

2/\/\13/\/\nullnullnullnull6

有一些轻微的差异,但我们可以通过稍微修改我们的先序算法来适应这种情况,然后反过来应该可以得到后序的结果。具体算法如下:

2/\/\13/\/\nullnullnullnull7

使用类似于上述迭代先序序算法的方法,使用一个临时栈。

唯一的例外是我们走root -> right -> left,而不是root -> left -> right

在一个数组result中不断记录遍历的顺序

对结果进行反转,得到后序遍历

2/\/\13/\/\nullnullnullnull8

提示

如果我们能以如下方式遍历这棵树,那该有多好

2/\/\13/\/\nullnullnullnull9

看起来真不错,而且读起来也很简单,不是吗?我们所要做的就是使用一个walk函数,它将返回一个迭代器。

下面是我们如何修改上面的walkPreOrder函数,使其按照上面分享的例子执行。

2,1,30

原文

JavaScript 如何遍历树结构


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