Python程序:使用BFS遍历显示树的节点
二叉树是一种重要的数据结构,在计算机科学中被广泛应用。通常我们需要遍历一棵二叉树,通常有两种遍历方式:深度优先遍历和广度优先遍历。本篇文章将介绍如何使用BFS(Breadth-First Search)遍历显示树的节点,使用Python代码实现。
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二叉树的定义及构建
首先来看二叉树的定义:
二叉树(Binary Tree)是一种树形结构,它的每个节点最多只有两个子节点。
接下来,我们使用Python定义一个二叉树,其中二叉树的节点由一个类来实现。该类有三个属性:左子节点、右子节点和节点的值。其中,左子节点、右子节点应该分别是一个Node类型的对象。
class Node:
def __init__(self, value = None):
self.left = None
self.right = None
self.value = value
定义一个二叉树:
def create_tree():
root = Node(1)
root.left = Node(2)
root.right = Node(3)
root.left.left = Node(4)
root.left.right = Node(5)
root.right.left = Node(6)
root.right.right = Node(7)
return root
BFS遍历算法
BFS遍历算法即广度优先遍历算法,其基本思想是:首先访问根节点,然后依次访问每层的节点,直到遍历完整个二叉树。
使用队列实现BFS遍历算法。我们将根节点加入一个队列中,然后从队列头部取出节点。将右、左子节点入队,直至队列为空。
Python代码
from queue import Queue
def BFS(root):
if not root:
return
res = []
q = Queue()
q.put(root)
while not q.empty():
node = q.get()
res.append(node.value)
if node.left:
q.put(node.left)
if node.right:
q.put(node.right)
return res
上面的代码中,我们使用了Python内置的queue库中的Queue对象,它提供了线程安全的队列实现。在队列中,我们使用put()添加新节点,使用get()取出已有的节点,使用empty()判断队列是否为空。
测试
代码并不繁琐,仅仅实现了广度优先遍历算法。现在,我们来测试一下是否正确。
定义二叉树:
root = create_tree()
调用BFS函数:
print(BFS(root))
输出结果:[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7]。我们可以看到,算法的输出结果确实正确。
结论
BFS算法是一种十分简单、易懂的遍历二叉树的方法。通过学习BFS遍历算法的思想及使用Python语言做出的实现,我们不仅了解了BFS遍历算法的核心代码,同时也掌握了如何创建一棵二叉树及测试BFS遍历算法输出结果的方法。
为了更好地理解BFS算法,可以自行模拟以上代码,并进行代码调试,加深对代码的理解及记忆。