Technologieaustausch

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Ein Binärbaum ist eine wichtige Datenstruktur, die aus Knoten besteht, wobei jeder Knoten höchstens zwei untergeordnete Knoten hat. In manchen Fällen müssen wir einen Binärbaum durchlaufen, um alle seine Knoten zu besuchen. In unausgeglichenen Binärbäumen können gewöhnliche Traversierungsmethoden jedoch zu Ineffizienzen führen. Um dieses Problem zu lösen, können wir eine Technik namens „Threading“ verwenden, um den Durchlaufprozess zu optimieren.

1. Was ist Binärbaum-Threading?

Unter Binärbaum-Threading versteht man den Prozess der Konvertierung eines Binärbaums in einen Thread-Binärbaum. Der Clue-Binärbaum fügt dem ursprünglichen Binärbaum zwei Zeiger hinzu: ltag und rtag, die auf den Vorgänger und Nachfolger des linken bzw. rechten Kindes verweisen. Dies ermöglicht eine einfache In-Order-, Pre-Order- und Post-Order-Durchquerung.

2. Wie implementiert man das Threading von Binärbäumen?

1. Einfädeln in der Mitte der Sequenz

Das In-Order-Threading wird durch Ändern des In-Order-Traversal-Algorithmus erreicht. Wenn auf einen Knoten zugegriffen wird, verbinden wir die Hinweisinformationen zwischen dem Knoten und seinem Vorgängerknoten. Konkrete Schritte sind wie folgt:

• Initialisieren Sie einen Zeiger vor, der zum Aufzeichnen des Vorgängerknotens des aktuell besuchten Knotens verwendet wird.
• Durchlaufen Sie jeden Knoten im Binärbaum für jeden Knoten:
  • Wenn es sich um den ersten besuchten Knoten handelt, wird sein lchild auf pre und ltag auf 1 gesetzt.
  • Wenn sein Vorgängerknoten bestimmt wurde (d. h. pre ist nicht leer), wird sein rchild auf pre und rtag auf 1 gesetzt.
  • Vorab auf den aktuellen Knoten aktualisieren.

1. Cueing vorbestellen

Die Ideen des Hinweises vor der Bestellung und des Hinweises zur mittleren Bestellung sind ähnlich, aber Sie müssen auf das Problem des magischen Kreises der Liebestropfen achten. Wenn ltag=0 ist, kann der linke Teilbaum in der Vorbestellung angezeigt werden. Konkrete Schritte sind wie folgt:

• Initialisieren Sie einen Zeiger vor, der zum Aufzeichnen des Vorgängerknotens des aktuell besuchten Knotens verwendet wird.
• Durchlaufen Sie jeden Knoten im Binärbaum für jeden Knoten:
  • Wenn es sich um den ersten besuchten Knoten handelt, wird sein lchild auf pre und ltag auf 1 gesetzt.
  • Wenn sein Vorgängerknoten bestimmt wurde (d. h. pre ist nicht leer), wird sein rchild auf pre und rtag auf 1 gesetzt.
  • Vorab auf den aktuellen Knoten aktualisieren.
  • Wenn ltag=0, wird das Vorbestellungs-Threading rekursiv für den linken Teilbaum durchgeführt.

1. Hinweise nach der Bestellung

Auch Postorder-Threading folgt einer ähnlichen Idee, allerdings muss bei der Verarbeitung von rchild und rtag des letzten Knotens besondere Aufmerksamkeit geschenkt werden. Konkrete Schritte sind wie folgt:

• Initialisieren Sie einen Zeiger vor, der zum Aufzeichnen des Vorgängerknotens des aktuell besuchten Knotens verwendet wird.
• Durchlaufen Sie jeden Knoten im Binärbaum für jeden Knoten:
  • Wenn es sich um den ersten besuchten Knoten handelt, wird sein lchild auf pre und ltag auf 1 gesetzt.
  • Wenn sein Vorgängerknoten bestimmt wurde (d. h. pre ist nicht leer), wird sein rchild auf pre und rtag auf 1 gesetzt.
  • Vorab auf den aktuellen Knoten aktualisieren.
  • Wenn der letzte Knoten gefunden wird, wird sein rchild auf pre und rtag auf 1 gesetzt.

3. Fehleranfällige Punkte

Bei der Implementierung von Binärbaum-Threading gibt es einige häufige fehleranfällige Punkte:

1. Die Sonderbehandlung von rchild und rtag des letzten Knotens wird ignoriert.
2. Während des Vorbestellungs-Threading-Prozesses wurde das Problem des magischen Kreises der Liebestropfen nicht richtig behandelt.
3. Der Zeiger vor ist nicht ordnungsgemäß initialisiert oder aktualisiert.

4. Zusammenfassung

Binärbaum-Threading ist eine effektive Methode zur Optimierung von Traversalstrategien. Durch das Hinzufügen zusätzlicher Zeiger und das Ändern des Traversalalgorithmus können wir effizienter auf alle Knoten im Binärbaum zugreifen. In praktischen Anwendungen sollten wir darauf achten, einige der oben genannten häufigen Fehler zu vermeiden, um die Korrektheit und Stabilität des Codes sicherzustellen.