hello-algo/zh-hant/codes/rust/chapter_tree/array_binary_tree.rs

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Rust
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2024-04-06 02:30:11 +08:00
/*
* File: array_binary_tree.rs
* Created Time: 2023-07-25
* Author: night-cruise (2586447362@qq.com)
*/
use hello_algo_rust::include::{print_util, tree_node};
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/* 陣列表示下的二元樹類別 */
struct ArrayBinaryTree {
tree: Vec<Option<i32>>,
}
impl ArrayBinaryTree {
/* 建構子 */
fn new(arr: Vec<Option<i32>>) -> Self {
Self { tree: arr }
}
/* 串列容量 */
fn size(&self) -> i32 {
self.tree.len() as i32
}
/* 獲取索引為 i 節點的值 */
fn val(&self, i: i32) -> Option<i32> {
// 若索引越界,則返回 None ,代表空位
if i < 0 || i >= self.size() {
None
} else {
self.tree[i as usize]
}
}
/* 獲取索引為 i 節點的左子節點的索引 */
fn left(&self, i: i32) -> i32 {
2 * i + 1
}
/* 獲取索引為 i 節點的右子節點的索引 */
fn right(&self, i: i32) -> i32 {
2 * i + 2
}
/* 獲取索引為 i 節點的父節點的索引 */
fn parent(&self, i: i32) -> i32 {
(i - 1) / 2
}
/* 層序走訪 */
fn level_order(&self) -> Vec<i32> {
self.tree.iter().filter_map(|&x| x).collect()
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}
/* 深度優先走訪 */
fn dfs(&self, i: i32, order: &'static str, res: &mut Vec<i32>) {
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if self.val(i).is_none() {
return;
}
let val = self.val(i).unwrap();
// 前序走訪
if order == "pre" {
res.push(val);
}
self.dfs(self.left(i), order, res);
// 中序走訪
if order == "in" {
res.push(val);
}
self.dfs(self.right(i), order, res);
// 後序走訪
if order == "post" {
res.push(val);
}
}
/* 前序走訪 */
fn pre_order(&self) -> Vec<i32> {
let mut res = vec![];
self.dfs(0, "pre", &mut res);
res
}
/* 中序走訪 */
fn in_order(&self) -> Vec<i32> {
let mut res = vec![];
self.dfs(0, "in", &mut res);
res
}
/* 後序走訪 */
fn post_order(&self) -> Vec<i32> {
let mut res = vec![];
self.dfs(0, "post", &mut res);
res
}
}
/* Driver Code */
fn main() {
// 初始化二元樹
// 這裡藉助了一個從陣列直接生成二元樹的函式
let arr = vec![
Some(1),
Some(2),
Some(3),
Some(4),
None,
Some(6),
Some(7),
Some(8),
Some(9),
None,
None,
Some(12),
None,
None,
Some(15),
];
let root = tree_node::vec_to_tree(arr.clone()).unwrap();
println!("\n初始化二元樹\n");
println!("二元樹的陣列表示:");
println!(
"[{}]",
arr.iter()
.map(|&val| if let Some(val) = val {
format!("{val}")
} else {
"null".to_string()
})
.collect::<Vec<String>>()
.join(", ")
);
println!("二元樹的鏈結串列表示:");
print_util::print_tree(&root);
// 陣列表示下的二元樹類別
let abt = ArrayBinaryTree::new(arr);
// 訪問節點
let i = 1;
let l = abt.left(i);
let r = abt.right(i);
let p = abt.parent(i);
println!(
"\n當前節點的索引為 {} ,值為 {}",
i,
if let Some(val) = abt.val(i) {
format!("{val}")
} else {
"null".to_string()
}
);
println!(
"其左子節點的索引為 {} ,值為 {}",
l,
if let Some(val) = abt.val(l) {
format!("{val}")
} else {
"null".to_string()
}
);
println!(
"其右子節點的索引為 {} ,值為 {}",
r,
if let Some(val) = abt.val(r) {
format!("{val}")
} else {
"null".to_string()
}
);
println!(
"其父節點的索引為 {} ,值為 {}",
p,
if let Some(val) = abt.val(p) {
format!("{val}")
} else {
"null".to_string()
}
);
// 走訪樹
let mut res = abt.level_order();
println!("\n層序走訪為:{:?}", res);
res = abt.pre_order();
println!("前序走訪為:{:?}", res);
res = abt.in_order();
println!("中序走訪為:{:?}", res);
res = abt.post_order();
println!("後序走訪為:{:?}", res);
}