本文回顾数据结构中的二叉树与多叉树概念,详解先序、中序、后序及深度广度优先遍历算法,并提供基于JavaScript链式存储结构的完整实现代码,涵盖节点构建、树生成及遍历测试。
JavaScript实现二叉树与多叉树的遍历算法
数据结构中的“树”结构广为人知,本文将回顾二叉树与多叉树的核心概念,并使用JavaScript语言进行代码实现。
注:树形结构在前端开发中应用广泛,例如Vue框架中的虚拟DOM机制以及事件冒泡原理均体现了这一数据结构的特点。
二叉树的概念与遍历实现
二叉树
--概念--
二叉树属于一种树形数据结构,其核心特征是每个节点最多拥有两棵子树(即不存在度大于2的节点),且子树严格区分左右顺序,不可随意交换。
下图展示了一棵典型的二叉树结构(注:后续关于二叉树的示例均基于此图):

二叉树的遍历(traversing binary tree)主要有三种常用方式,具体如下:
1)、先序遍历二叉树(根左右)
若二叉树为空,则执行空操作;否则执行以下步骤:
--访问根节点;
--先序遍历左子树;
--先序遍历右子树。
以图中二叉树为例,先序遍历的结果如下:

2)、中序遍历二叉树(左根右)
若二叉树为空,则执行空操作;否则执行以下步骤:
--中序遍历左子树;
--访问根节点;
--中序遍历右子树。
以图中二叉树为例,中序遍历的结果如下:

3)、后序遍历二叉树(左右根)
若二叉树为空,则执行空操作;否则执行以下步骤:
--后序遍历左子树;
--后序遍历右子树;
--访问根节点。
以图中二叉树为例,后序遍历的结果如下:

理解二叉树及其遍历逻辑后,接下来我们将使用JavaScript通过链式存储结构来实现上述功能。
首先,利用JavaScript构造函数定义二叉树节点,代码示例如下:
function TreeNode(){
this.data = null;//该节点数据
this.lchild = null;//左子树
this.rchild = null;//右子树
};
随后,通过遍历算法构建二叉树,这里采用先序序列来建立二叉树,具体实现如下:
/*
*method:采用先序序列建立二叉树
*@params: nodeList(Array) --树节点,以先序序列存入数组中,null代表空节点
*/
TreeNode.createBiTree = function(nodeList){
var i = 0;
return (function getNode(){
var node = null,
val = nodeList[i++];
if(!val){
node = null;
}else{
node = new TreeNode();
node.data = val;
node.lchild = getNode();
node.rchild = getNode();
}
return node;
})();
};
最后,实现三种遍历方法:先序遍历(PreOrderTraverse)、中序遍历(InOrderTraverse)以及后序遍历(PostOrderTraverse),代码展示如下:
TreeNode.prototype = {
constructor: TreeNode,
_PreOrderTraverse: function(node){
if(node){
console.log(node.data);
this._PreOrderTraverse(node.lchild);
this._PreOrderTraverse(node.rchild);
}
},
PreOrderTraverse: function(){
console.log('PreOrder:');
this._PreOrderTraverse(this);
},
_InOrderTraverse: function(node){
if(node){
this._InOrderTraverse(node.lchild);
console.log(node.data);
this._InOrderTraverse(node.rchild);
}
},
InOrderTraverse: function(){
console.log('InOrder:');
this._InOrderTraverse(this);
},
_PostOrderTraverse: function(node){
if(node){
this._PostOrderTraverse(node.lchild);
this._PostOrderTraverse(node.rchild);
console.log(node.data);
}
},
PostOrderTraverse: function(){
console.log('PostOrder:');
this._PostOrderTraverse(this);
}
};
利用上述二叉树示例,读者可自行运行测试代码进行验证:
var treeNode = null,
nodeList = ['A', 'B', 'C', null, null, 'D', 'E', null, 'G', null, null, 'F', null, null, null];
//getting a binary tree from nodeList
treeNode = TreeNode.createBiTree(nodeList);
//traversing the tree of treeNode
treeNode.PreOrderTraverse();//ABCDEGF
treeNode.InOrderTraverse();//CBEGDFA
treeNode.PostOrderTraverse();//CGEFDBA
多叉树的概念与遍历实现
多叉树(树)
--概念--
树是n(n>=0)个节点组成的有限集合。在任意非空树中,存在且仅存在一个特定的根节点(root);当n>1时,其余节点可划分为m(m>0)个互不相交的有限集,每个集合本身又是一棵树,称为根的子树。显然,二叉树属于树的子集。
下图展示了一棵典型的多叉树结构(注:后续关于树的示例均基于此图):

多叉树的遍历主要有两种常用方式,具体如下:
1) 、先根遍历,与深度优先搜索(Depth_First Search)逻辑类似。两者均利用栈结构来遍历元素,具体过程如下:

2) 、按层次遍历,与广度优先搜索(Breadth_First Search)逻辑类似。两者均利用队列结构来遍历元素,具体过程如下:

理解树结构及其遍历方式后,接下来我们将使用JavaScript通过链式存储结构来实现相关功能。
首先,利用JavaScript构造函数定义多叉树节点,代码示例如下:
/*
*@Params: data --节点数据
children -- 所有孩子结点
*/
function TreeNode(data, children){
if(!(this instanceof TreeNode)){
return new TreeNode(data, children);
}
this.data = data || null;
this.children = children || [];
};
基于上述TreeNode构造函数,可将示例中的树表示为以下结构:
var treeNode = TreeNode('A', [
TreeNode('B', [TreeNode('E')]),
TreeNode('C'),
TreeNode('D')
]);
接着,编写树的遍历方法,包括先根遍历和按层次遍历,代码展示如下:
TreeNode.prototype = {
constructor: TreeNode,
_traverseAsDFS: function(node){//先根遍历
var self = this;
if(node){
console.log(node.data);
node.children.forEach(function(child){
if(child.children.length){
self._traverseAsDFS(child);
}else{
console.log(child.data);
}
});
}
},
traverseAsDFS: function(){
console.log('Depth_First Search');
this._traverseAsDFS(this);
},
traverseAsBFS: function(){//按层次遍历
var queue = [];
console.log('Breadth_First Search');
console.log(this.data);
if(this.children.length){
queue.push(this);
}
while(queue.length){
let tempNode = queue.shift();
tempNode.children.forEach(function(child){
console.log(child.data);
if(child.children.length){
queue.push(child);
}
});
}
}
};
利用上述树的示例,读者可自行运行测试代码进行验证:
var treeNode = TreeNode('A', [
TreeNode('B', [TreeNode('E')]),
TreeNode('C'),
TreeNode('D')
]);
treeNode.traverseAsDFS();//ABECD
treeNode.traverseAsBFS();//ABCDE
上述所有完整代码已托管至GitHub,可供参考。
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