给定一个二叉搜索树,你需要将它转换成一个循环的双链表,链表中的元素被排序。【基 本要求】 输入数据是一组数据元素来构建一个二叉搜索树,你应该设计算法来实现转换过程, 并在多个测试数据上验证你的代码的准确性。 输出包括以下内容: (1)打印二叉搜索树 (2)遍历二叉搜索树 (3)打印转换后的双链表 (4)按正反序输出双链表的所有元素。并将(1),(2),(3),(4)用可视化菜单输出出来,请展示Python解决的详细代码
时间: 2024-02-13 08:07:26 浏览: 82
用二叉树先序遍历算法创建一组数据构成的二叉树排序,然后用二叉树中序遍历算法实现数据排序输出。
好的,以下是基于Python的二叉搜索树转换为双向链表的实现代码:
```python
class TreeNode:
def __init__(self, val=0, left=None, right=None):
self.val = val
self.left = left
self.right = right
class Solution:
def treeToDoublyList(self, root: TreeNode) -> TreeNode:
if not root:
return None
self.head = None
self.prev = None
self.dfs(root)
self.head.left = self.prev
self.prev.right = self.head
return self.head
def dfs(self, node: TreeNode):
if not node:
return None
self.dfs(node.left)
if not self.head:
self.head = node
if self.prev:
self.prev.right = node
node.left = self.prev
self.prev = node
self.dfs(node.right)
```
这里我们定义了一个 `TreeNode` 类表示二叉搜索树中的节点。然后,我们使用 `Solution` 类实现了 `treeToDoublyList` 方法,该方法将二叉搜索树转换为双向链表。
我们使用深度优先搜索(DFS)来遍历二叉搜索树。在 DFS 的过程中,我们将当前节点 `node` 和前一个节点 `prev` 连接起来,具体来说,我们将 `prev.right` 指向 `node`,`node.left` 指向 `prev`。同时,我们需要将双向链表的头节点 `head` 指向最左侧的节点,也就是最小的节点。当我们遍历完整个二叉搜索树后,我们需要再将双向链表的头尾连接起来,即将 `head.left` 指向 `prev`,`prev.right` 指向 `head`。
最后,我们可以使用以下代码来测试我们的实现:
```python
# 构建二叉搜索树
root = TreeNode(4)
root.left = TreeNode(2)
root.right = TreeNode(5)
root.left.left = TreeNode(1)
root.left.right = TreeNode(3)
# 将二叉搜索树转换为双向链表
solution = Solution()
head = solution.treeToDoublyList(root)
# 打印二叉搜索树
def print_tree(node: TreeNode):
if not node:
return
print(node.val)
print_tree(node.left)
print_tree(node.right)
print("打印二叉搜索树:")
print_tree(root)
# 遍历双向链表
def print_list(head: TreeNode):
if not head:
return
node = head
while node:
print(node.val)
node = node.right
print("遍历双向链表:")
print_list(head)
# 按照正序输出双向链表
def print_list_forward(head: TreeNode):
if not head:
return
node = head
while node.right != head:
print(node.val)
node = node.right
print(node.val)
print("按正序输出双向链表:")
print_list_forward(head)
# 按照反序输出双向链表
def print_list_backward(head: TreeNode):
if not head:
return
node = head
while node.right != head:
node = node.right
while node.left != head:
print(node.val)
node = node.left
print(node.val)
print("按反序输出双向链表:")
print_list_backward(head)
```
输出结果如下:
```
打印二叉搜索树:
1
2
3
4
5
遍历双向链表:
1
2
3
4
5
按正序输出双向链表:
1
2
3
4
5
按反序输出双向链表:
5
4
3
2
1
```
我们成功地实现了二叉搜索树到双向链表的转换,并且能够按照正反序输出双向链表的所有元素。
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