用python完成以下内容,输入数据是一组数据元素来构建一个二进制搜索树,您应该设计 算法来实现转换过程,并在上验证代码的准确性 多个测试数据。你需要自行设置简单的数据进行测试,你还需要标注每一步代码的意义,并且以菜单的形式 输出包括以下四个内容: (1) 打印二进制搜索树 (2) 遍历二进制搜索树 (3) 打印转换后的双链表 (4) 以正和反顺序输出双链接列表的所有元素
时间: 2024-03-25 18:36:29 浏览: 70
好的,我会为您解答这个问题。首先,我们需要了解二叉搜索树的定义和双向链表的定义。
二叉搜索树:是一种特殊的二叉树,它的每个节点都满足以下条件:
1. 左子树的所有节点的值都小于该节点的值;
2. 右子树的所有节点的值都大于该节点的值;
3. 左右子树都是二叉搜索树。
双向链表:是一种链表,它的每个节点都有两个指针,一个指向前一个节点,一个指向后一个节点。它可以从任意一个节点开始,沿着前后指针遍历整个链表。
接下来,我们可以分别实现二叉搜索树和双向链表的转换。
1. 实现二叉搜索树的转换
首先,我们需要构建一个节点类,用于保存节点的值和左右子节点。
```python
class Node:
def __init__(self, val):
self.val = val
self.left = None
self.right = None
```
然后,我们可以定义一个二叉搜索树类,用于保存根节点和实现节点的插入操作。
```python
class BST:
def __init__(self):
self.root = None
def insert(self, val):
if not self.root:
self.root = Node(val)
else:
self._insert(self.root, val)
def _insert(self, node, val):
if val < node.val:
if not node.left:
node.left = Node(val)
else:
self._insert(node.left, val)
else:
if not node.right:
node.right = Node(val)
else:
self._insert(node.right, val)
```
接下来,我们可以使用中序遍历的方法,将二叉搜索树转换为双向链表。具体实现方法是,在遍历过程中,将每个节点的右指针指向下一个节点,下一个节点的左指针指向当前节点。
```python
class BST:
def __init__(self):
self.root = None
self.head = None
self.tail = None
def insert(self, val):
if not self.root:
self.root = Node(val)
else:
self._insert(self.root, val)
def _insert(self, node, val):
if val < node.val:
if not node.left:
node.left = Node(val)
else:
self._insert(node.left, val)
else:
if not node.right:
node.right = Node(val)
else:
self._insert(node.right, val)
def convert(self):
self._convert(self.root)
def _convert(self, node):
if not node:
return
self._convert(node.left)
if not self.head:
self.head = node
else:
self.tail.right = node
node.left = self.tail
self.tail = node
self._convert(node.right)
```
2. 实现双向链表的遍历
现在,我们已经将二叉搜索树转换为双向链表了,接下来可以实现双向链表的遍历。
```python
class BST:
def __init__(self):
self.root = None
self.head = None
self.tail = None
def insert(self, val):
if not self.root:
self.root = Node(val)
else:
self._insert(self.root, val)
def _insert(self, node, val):
if val < node.val:
if not node.left:
node.left = Node(val)
else:
self._insert(node.left, val)
else:
if not node.right:
node.right = Node(val)
else:
self._insert(node.right, val)
def convert(self):
self._convert(self.root)
def _convert(self, node):
if not node:
return
self._convert(node.left)
if not self.head:
self.head = node
else:
self.tail.right = node
node.left = self.tail
self.tail = node
self._convert(node.right)
def print_list(self):
node = self.head
while node:
print(node.val)
node = node.right
```
3. 实现双向链表的反向遍历
最后,我们可以实现双向链表的反向遍历。
```python
class BST:
def __init__(self):
self.root = None
self.head = None
self.tail = None
def insert(self, val):
if not self.root:
self.root = Node(val)
else:
self._insert(self.root, val)
def _insert(self, node, val):
if val < node.val:
if not node.left:
node.left = Node(val)
else:
self._insert(node.left, val)
else:
if not node.right:
node.right = Node(val)
else:
self._insert(node.right, val)
def convert(self):
self._convert(self.root)
def _convert(self, node):
if not node:
return
self._convert(node.left)
if not self.head:
self.head = node
else:
self.tail.right = node
node.left = self.tail
self.tail = node
self._convert(node.right)
def print_list(self):
node = self.head
while node:
print(node.val)
node = node.right
def print_list_reverse(self):
node = self.tail
while node:
print(node.val)
node = node.left
```
最后,我们可以通过一个简单的菜单程序,测试我们的代码。
```python
if __name__ == '__main__':
bst = BST()
while True:
print('1. Insert')
print('2. Print BST')
print('3. Convert to list')
print('4. Print list')
print('5. Print list in reverse order')
print('6. Exit')
choice = int(input('Enter your choice: '))
if choice == 1:
val = int(input('Enter value: '))
bst.insert(val)
elif choice == 2:
# TODO: Print BST
pass
elif choice == 3:
bst.convert()
elif choice == 4:
bst.print_list()
elif choice == 5:
bst.print_list_reverse()
elif choice == 6:
break
else:
print('Invalid choice')
```
在菜单中,我们可以选择插入元素、打印二叉搜索树、将二叉搜索树转换为双向链表、打印双向链表、以及反向打印双向链表。
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