平衡二叉树动态演示系统设计

时间: 2023-12-03 15:39:59 浏览: 101
平衡二叉树动态演示系统设计可以分为以下几个步骤: 1. 确定系统需求:确定系统需要实现哪些功能,例如插入节点、删除节点、查找节点等。 2. 设计数据结构:设计平衡二叉树的数据结构,包括节点的定义、节点之间的关系等。 3. 实现基本功能:实现平衡二叉树的基本功能,例如插入节点、删除节点、查找节点等。 4. 实现动态演示功能:实现平衡二叉树的动态演示功能,例如节点的颜色变化、节点的旋转等。 5. 设计用户界面:设计用户界面,包括菜单、按钮、文本框等。 6. 实现用户界面:使用GUI工具包实现用户界面。 7. 测试和调试:对系统进行测试和调试,确保系统的稳定性和正确性。 下面是一个简单的Python实现平衡二叉树的例子,其中包括插入节点、删除节点、查找节点等功能,并且使用了Tkinter库实现了用户界面和动态演示功能: ```python import tkinter as tk class Node: def __init__(self, val): self.val = val self.left = None self.right = None self.height = 1 class AVLTree: def __init__(self): self.root = None def insert(self, val): self.root = self._insert(self.root, val) def _insert(self, node, val): if not node: return Node(val) elif val < node.val: node.left = self._insert(node.left, val) else: node.right = self._insert(node.right, val) node.height = 1 + max(self._height(node.left), self._height(node.right)) balance = self._get_balance(node) if balance > 1 and val < node.left.val: return self._right_rotate(node) if balance < -1 and val > node.right.val: return self._left_rotate(node) if balance > 1 and val > node.left.val: node.left = self._left_rotate(node.left) return self._right_rotate(node) if balance < -1 and val < node.right.val: node.right = self._right_rotate(node.right) return self._left_rotate(node) return node def delete(self, val): self.root = self._delete(self.root, val) def _delete(self, node, val): if not node: return node elif val < node.val: node.left = self._delete(node.left, val) elif val > node.val: node.right = self._delete(node.right, val) else: if not node.left and not node.right: node = None elif not node.left: node = node.right elif not node.right: node = node.left else: temp = self._get_min(node.right) node.val = temp.val node.right = self._delete(node.right, temp.val) if not node: return node node.height = 1 + max(self._height(node.left), self._height(node.right)) balance = self._get_balance(node) if balance > 1 and self._get_balance(node.left) >= 0: return self._right_rotate(node) if balance < -1 and self._get_balance(node.right) <= 0: return self._left_rotate(node) if balance > 1 and self._get_balance(node.left) < 0: node.left = self._left_rotate(node.left) return self._right_rotate(node) if balance < -1 and self._get_balance(node.right) > 0: node.right = self._right_rotate(node.right) return self._left_rotate(node) return node def search(self, val): return self._search(self.root, val) def _search(self, node, val): if not node: return False elif val == node.val: return True elif val < node.val: return self._search(node.left, val) else: return self._search(node.right, val) def _height(self, node): if not node: return 0 else: return node.height def _get_balance(self, node): if not node: return 0 else: return self._height(node.left) - self._height(node.right) def _left_rotate(self, node): new_root = node.right node.right = new_root.left new_root.left = node node.height = 1 + max(self._height(node.left), self._height(node.right)) new_root.height = 1 + max(self._height(new_root.left), self._height(new_root.right)) return new_root def _right_rotate(self, node): new_root = node.left node.left = new_root.right new_root.right = node node.height = 1 + max(self._height(node.left), self._height(node.right)) new_root.height = 1 + max(self._height(new_root.left), self._height(new_root.right)) return new_root def _get_min(self, node): while node.left: node = node.left return node class AVLTreeGUI: def __init__(self): self.tree = AVLTree() self.window = tk.Tk() self.window.title("AVL Tree") self.window.geometry("800x600") self.canvas = tk.Canvas(self.window, bg="white", width=800, height=500) self.canvas.pack() self.insert_entry = tk.Entry(self.window, width=20) self.insert_entry.place(x=100, y=520) self.insert_button = tk.Button(self.window, text="Insert", command=self.insert) self.insert_button.place(x=250, y=520) self.delete_entry = tk.Entry(self.window, width=20) self.delete_entry.place(x=400, y=520) self.delete_button = tk.Button(self.window, text="Delete", command=self.delete) self.delete_button.place(x=550, y=520) self.search_entry = tk.Entry(self.window, width=20) self.search_entry.place(x=100, y=560) self.search_button = tk.Button(self.window, text="Search", command=self.search) self.search_button.place(x=250, y=560) self.clear_button = tk.Button(self.window, text="Clear", command=self.clear) self.clear_button.place(x=400, y=560) self.quit_button = tk.Button(self.window, text="Quit", command=self.window.quit) self.quit_button.place(x=550, y=560) self.draw_tree() def insert(self): val = self.insert_entry.get() if val: self.tree.insert(int(val)) self.draw_tree() self.insert_entry.delete(0, tk.END) def delete(self): val = self.delete_entry.get() if val: self.tree.delete(int(val)) self.draw_tree() self.delete_entry.delete(0, tk.END) def search(self): val = self.search_entry.get() if val: if self.tree.search(int(val)): tk.messagebox.showinfo("Search Result", "The value is found in the tree.") else: tk.messagebox.showinfo("Search Result", "The value is not found in the tree.") self.search_entry.delete(0, tk.END) def clear(self): self.tree = AVLTree() self.draw_tree() def draw_tree(self): self.canvas.delete("all") if self.tree.root: self._draw_node(self.tree.root, 400, 50, 300) def _draw_node(self, node, x, y, gap): if node.left: x_left = x - gap y_left = y + 50 self.canvas.create_line(x, y, x_left, y_left) self._draw_node(node.left, x_left, y_left, gap // 2) if node.right: x_right = x + gap y_right = y + 50 self.canvas.create_line(x, y, x_right, y_right) self._draw_node(node.right, x_right, y_right, gap // 2) if node == self.tree.root: color = "red" else: color = "blue" self.canvas.create_oval(x - 20, y - 20, x + 20, y + 20, fill=color) self.canvas.create_text(x, y, text=str(node.val)) if __name__ == "__main__": app = AVLTreeGUI() app.window.mainloop() ```
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