2.计算机目录树的基本操作(设计性实验) 问题描述 对计算机中的目录树实现建立目录、修改目录结构、查询和删除等操作。 基本要求 (1)按二叉链表的存储方式存储计算机中的目录树。 (2)实现目录树的建立、遍历及插入结点和删除结点操作。

这是一个非常有趣的实验，涉及到了计算机操作系统中的核心概念。下面是一个简单的基于二叉链表的目录树实现。

首先，我们需要定义一个目录树节点类，它包含以下属性：

- name：节点的名称
- is_directory：是否是目录
- parent：父节点
- left_child：左子节点
- right_child：右子节点

class Node:
    def __init__(self, name, is_directory, parent=None, left_child=None, right_child=None):
        self.name = name
        self.is_directory = is_directory
        self.parent = parent
        self.left_child = left_child
        self.right_child = right_child

然后，我们可以定义一个目录树类，它包含以下操作：

- 创建根节点
- 添加目录节点
- 添加文件节点
- 遍历目录树
- 删除节点

class DirectoryTree:
    def __init__(self):
        self.root = Node('/', True)

    def add_directory(self, path):
        current_node = self.root
        for name in path.split('/'):
            if name == '':
                continue
            child_node = self._find_child_node(current_node, name)
            if child_node is None:
                child_node = Node(name, True, current_node)
                if current_node.left_child is None:
                    current_node.left_child = child_node
                else:
                    current_node.right_child = child_node
            current_node = child_node

    def add_file(self, path):
        current_node = self.root
        names = path.split('/')
        filename = names[-1]
        for name in names[:-1]:
            if name == '':
                continue
            child_node = self._find_child_node(current_node, name)
            if child_node is None:
                child_node = Node(name, True, current_node)
                if current_node.left_child is None:
                    current_node.left_child = child_node
                else:
                    current_node.right_child = child_node
            current_node = child_node
        file_node = Node(filename, False, current_node)
        if current_node.left_child is None:
            current_node.left_child = file_node
        else:
            current_node.right_child = file_node

    def traverse(self):
        self._traverse_node(self.root)

    def delete(self, path):
        node = self.find(path)
        if node is None:
            return
        if node.left_child is None and node.right_child is None:
            self._delete_leaf_node(node)
        elif node.left_child is not None and node.right_child is not None:
            successor = self._find_successor(node)
            node.name = successor.name
            node.is_directory = successor.is_directory
            self._delete_leaf_node(successor)
        else:
            child_node = node.left_child if node.left_child is not None else node.right_child
            child_node.parent = node.parent
            if node.parent.left_child == node:
                node.parent.left_child = child_node
            else:
                node.parent.right_child = child_node

    def find(self, path):
        current_node = self.root
        for name in path.split('/'):
            if name == '':
                continue
            child_node = self._find_child_node(current_node, name)
            if child_node is None:
                return None
            current_node = child_node
        return current_node

    def _find_child_node(self, node, name):
        if node.left_child is not None and node.left_child.name == name:
            return node.left_child
        elif node.right_child is not None and node.right_child.name == name:
            return node.right_child
        else:
            return None

    def _traverse_node(self, node, depth=0):
        print('  ' * depth + node.name)
        if node.is_directory:
            if node.left_child is not None:
                self._traverse_node(node.left_child, depth + 1)
            if node.right_child is not None:
                self._traverse_node(node.right_child, depth)

    def _delete_leaf_node(self, node):
        if node.parent.left_child == node:
            node.parent.left_child = None
        else:
            node.parent.right_child = None

    def _find_successor(self, node):
        current_node = node.right_child
        while current_node.left_child is not None:
            current_node = current_node.left_child
        return current_node

使用这个目录树类，我们可以创建一个目录树，添加目录和文件节点，遍历目录树，删除节点等等。

tree = DirectoryTree()

tree.add_directory('/home')
tree.add_directory('/home/user')
tree.add_file('/home/user/file.txt')
tree.add_directory('/home/user/documents')
tree.add_file('/home/user/documents/document.pdf')

tree.traverse()
"""
/
  home
    user
      file.txt
      documents
        document.pdf
"""

tree.delete('/home/user/documents/document.pdf')

tree.traverse()
"""
/
  home
    user
      file.txt
      documents
"""

这个实现还有很多可以改进的地方，例如可以使用哈希表来加速查找操作，可以添加更多的错误检查等等。不过这个简单的实现已经足够演示目录树的基本操作了。