Как сериализовать бинарное дерево

Подход 1: У обоих заказовМои и обходе в searialize данных деревьев. На использование де-сериализации Pre-заказ и сделать BST на заказовМои, чтобы правильно сформировать дерево.

Вам нужно и потому, что A -> B -> C может быть представлен в виде предварительного заказа, хотя структура может быть различным.

Подход 2: Использование # в качестве дозорных везде, где левый или правый ребенок является пустой .....

Как насчет выполнения обхода упорядоченных и положить корневой ключ и все ключи узла в станд :: список или другой контейнер по вашему выбору, который сглаживает дерево. Тогда просто сериализовать зЬй :: список или контейнер, по вашему выбору, используя библиотеку наддува.

Обратный прост, а затем восстановить дерево, используя стандартную вставку для двоичного дерева. Это не может быть полностью эффективным для очень большого дерева, но время выполнения, чтобы преобразовать дерево в станд :: список О (п) самое и перестраивать дерево является O (журнал N) в большинстве.

Я собираюсь сделать это, чтобы сериализовать дерево я просто закодированный в C ++, как я уверен, преобразование своей базы данных из Java в C ++.

Все эти статьи говорят в основном о сериализации части. Десериализации часть немного сложно сделать за один проход.

Я реализовал эффективное решение для десериализации тоже.

Проблема: сериализации и десериализации бинарного дерева, содержащее положительные числа.

Сериализация часть:

1. Используйте 0 для представления нуля.
2. Сериализация в список целых чисел, используя обход.

Десериализация часть:

1. Принимает список целых чисел и использует рекурсивный вспомогательный метод для десериализации.
2. Рекурсивный десериализатор возвращает пару (BTnode узел, Int nextIndexToRead), где узел является узел дерева построенным до сих пор, и nextIndexToRead является позицией следующего номера для чтения в последовательном списке чисел.

Ниже приведен код в Java:

public final class BinaryTreeSerializer
{
    public static List<Integer> Serialize(BTNode root)
    {
        List<Integer> serializedNums = new ArrayList<Integer>();

        SerializeRecursively(root, serializedNums);

        return serializedNums;
    }

    private static void SerializeRecursively(BTNode node, List<Integer> nums)
    {
        if (node == null)
        {
            nums.add(0);
            return;
        }

        nums.add(node.data);
        SerializeRecursively(node.left, nums);
        SerializeRecursively(node.right, nums);
    }

    public static BTNode Deserialize(List<Integer> serializedNums)
    {
        Pair pair = DeserializeRecursively(serializedNums, 0);

        return pair.node;
    }

    private static Pair DeserializeRecursively(List<Integer> serializedNums, int start)
    {        
        int num = serializedNums.get(start);

        if (num == 0)
        {
            return new Pair(null, start + 1);
        }

        BTNode node = new BTNode(num);

        Pair p1 = DeserializeRecursively(serializedNums, start + 1);
        node.left = p1.node;

        Pair p2 = DeserializeRecursively(serializedNums, p1.startIndex);
        node.right = p2.node;

        return new Pair(node, p2.startIndex);
    }

    private static final class Pair
    {
        BTNode node;
        int startIndex;

        private Pair(BTNode node, int index)
        {
            this.node = node;
            this.startIndex = index;
        }
    }
}

public class BTNode 
{
    public int data;
    public BTNode left;
    public BTNode right;

    public BTNode(int data)
    {
        this.data = data;
    }
}

Лучший способ заключается в использовании специального полукокса (например, #, как предыдущий комментарий упоминается) в качестве дозорных. Это лучше, чем строить массив обхода заказовМой и массив обхода предзаказа / postorder, как в пространстве сложности мудрой и сложности времени мудрые. это также способ проще в реализации.

Связанный список не является хорошей подгонкой здесь, так как для того, чтобы восстановить дерево, лучше иметь время доступа Const элемента

Используя предварительный обход порядка, сериализовать бинарное дерево. Используйте тот же обход предварительного заказа десериализовать дерева. Будьте осторожны, о случаях края. Здесь нулевые узлы представлены «#»

public static String serialize(TreeNode root){
            StringBuilder sb = new StringBuilder();
            serialize(root, sb);
            return sb.toString();
        }

    private static void serialize(TreeNode node, StringBuilder sb){
        if (node == null) {
            sb.append("# ");
        } else {
            sb.append(node.val + " ");
            serialize(node.left, sb);
            serialize(node.right, sb);
        }
    }

    public static TreeNode deserialize(String s){
        if (s == null || s.length() == 0) return null;
        StringTokenizer st = new StringTokenizer(s, " ");
        return deserialize(st);
    }

    private static TreeNode deserialize(StringTokenizer st){
        if (!st.hasMoreTokens())
            return null;
        String val = st.nextToken();
        if (val.equals("#"))
            return null;
        TreeNode root = new TreeNode(Integer.parseInt(val));
        root.left = deserialize(st);
        root.right = deserialize(st);
        return root;
    } 

Я пытался получить его суть. Так вот моя реализация Java. Как уже упоминалось, это бинарное дерево не BST. Для сериализации, предпорядок обход, кажется, работает проще (в строку с «NULL» для нулевых узлов). Пожалуйста, проверьте код ниже с полным примером рекурсии вызовов. Для десериализации, строка преобразуется в LinkedList, где удалить (0) получает верхний элемент в O (1) работает время. Просьба также увидеть полный пример в комментариях кода для десериализации. Надеюсь, что поможет кто-то изо всех сил меньше, чем я :) общее время работы для каждого метода (сериализации и десериализации) то же самое время работает для бинарного дерева обхода, т.е. O (п), где п число узлов (записей) в дереве

импорт java.util.LinkedList; импорт java.util.List;

общественный класс SerDesBinTree {

public static class TreeEntry<T>{
    T element;
    TreeEntry<T> left;
    TreeEntry<T> right;
    public TreeEntry(T x){
        element = x;
        left = null;
        right = null;
    }
}

TreeEntry<T> root;
int size;
StringBuilder serSB = new StringBuilder();
List<String> desList = new LinkedList<>();

public SerDesBinTree(){
    root = null;
    size = 0;   
}

public void traverseInOrder(){
    traverseInOrder(this.root);
}

public void traverseInOrder(TreeEntry<T> node){
    if (node != null){
        traverseInOrder(node.left);
        System.out.println(node.element);
        traverseInOrder(node.right);
    }
}

public void serialize(){
    serialize(this.root);
}


/*
 *          1
 *         / \
 *        2   3
 *           /
 *          4 
 *        
 *        ser(1)                              
 *            serSB.append(1)                     serSB: 1
 *            ser(1.left)
 *            ser(1.right)
 *            |
 *            |
 *            ser(1.left=2)
 *                serSB.append(2)                 serSB: 1, 2
 *                ser(2.left)
 *                ser(2.right)
 *                |
 *                |
 *                ser(2.left=null)
 *                    serSB.append(NULL)          serSB: 1, 2, NULL
 *                    return
 *                |    
 *                ser(2.right=null)
 *                    serSB.append(NULL)          serSB: 1, 2, NULL, NULL
 *                    return
 *                    
 *             |
 *             ser(1.right=3)
 *                serSB.append(3)                 serSB: 1, 2, NULL, NULL, 3
 *                ser(3.left)
 *                ser(3.right)
 *                
 *                |
 *                ser(3.left=4)
 *                    serSB.append(4)             serSB: 1, 2, NULL, NULL, 3, 4
 *                    ser(4.left)
 *                    ser(4.right)
 *                    
 *                    |
 *                    ser(4.left=null)
 *                        serSB.append(NULL)      serSB: 1, 2, NULL, NULL, 3, 4, NULL
 *                        return
 *                        
 *                    ser(4.right=null)
 *                        serSB.append(NULL)      serSB: 1, 2, NULL, NULL, 3, 4, NULL, NULL
 *                        return
 *                        
 *                ser(3.right=null)
 *                    serSB.append(NULL)          serSB: 1, 2, NULL, NULL, 3, 4, NULL, NULL, NULL
 *                    return
 *        
 */
public void serialize(TreeEntry<T> node){
    // preorder traversal to build the string
    // in addition: NULL will be added (to make deserialize easy)
    // using StringBuilder to append O(1) as opposed to
    // String which is immutable O(n)
    if (node == null){
        serSB.append("NULL,");
        return;
    }

    serSB.append(node.element + ",");
    serialize(node.left);
    serialize(node.right);
}

public TreeEntry<T> deserialize(TreeEntry<T> newRoot){
    // convert the StringBuilder into a list
    // so we can do list.remove() for the first element in O(1) time

    String[] desArr = serSB.toString().split(",");

    for (String s : desArr){
        desList.add(s);
    }


    return deserialize(newRoot, desList);
}


/*
 *          1
 *         / \
 *        2   3
 *           /
 *          4 
 * 
 *        deser(root, list)                              list: 1, 2, NULL, NULL, 3, 4, NULL, NULL, NULL
 *            root = new TreeEntry(1)                    list: 2, NULL, NULL, 3, 4, NULL, NULL, NULL
 *            root.left = deser(root.left, list)  // **
 *            root.right = deser(root.right, list) // *-*
 *            return root // ^*^
 *            
 *            
 *      so far subtree
 *          1
 *         / \
 *      null  null
 *            
 *            deser(root.left, list)
 *                 root.left = new TreeEntry(2)          list: NULL, NULL, 3, 4, NULL, NULL, NULL
 *                 root.left.left = deser(root.left.left, list) // ***
 *                 root.left.right = deser(root.left.right, list)  // ****
 *                 return root.left // eventually return new TreeEntry(2) to ** above after the two calls are done
 *                 
 *           so far subtree
 *                 2
 *                / \
 *            null   null 
 *                 
 *                 deser(root.left.left, list)      
 *                     // won't go further down as the next in list is NULL
 *                      return null    // to ***                    list: NULL, 3, 4, NULL, NULL, NULL
 *                      
 *           so far subtree (same, just replacing null)
 *                 2
 *                / \
 *            null   null 
 *            
 *                 deser(root.left.right, list)
 *                     // won't go further down as the next in list is NULL
 *                      return null    // to ****                 list: 3, 4, NULL, NULL, NULL
 *                      
 *           so far subtree (same, just replacing null)
 *                 2
 *                / \
 *            null   null 
 *            
 *      
 *      so far subtree // as node 2 completely returns to ** above
 *          1
 *         / \
 *        2  null
 *       / \
 *   null   null
 *      
 *      
 *            deser(root.right, list)
 *                 root.right = new TreeEntry(3)                list: 4, NULL, NULL, NULL
 *                 root.right.left = deser(root.right.left, list) // *&*
 *                 root.right.right = deser(root.right.right, list)  // *---*
 *                 return root.right // eventually return to *-* above after the previous two calls are done
 *                 
 *           so far subtree
 *                 3
 *                / \
 *            null   null 
 *            
 *            
 *                 deser(root.right.left, list)
 *                      root.right.left = new TreeEntry(4)       list: NULL, NULL, NULL
 *                      root.right.left.left = deser(root.right.left.left, list) // *(*
 *                      root.right.left.right = deser(root.right.left.right, list) // *)*
 *                      return root.right.left // to *&*
 *                      
 *                  so far subtree
 *                       4
 *                      / \
 *                  null   null 
 *                    
 *                       deser(root.right.left.left, list)
 *                             // won't go further down as the next in list is NULL
 *                             return null // to *(*         list: NULL, NULL
 *                             
 *                  so far subtree (same, just replacing null)
 *                       4
 *                      / \
 *                  null   null 
 *                  
 *                       deser(root.right.left.right, list)
 *                             // won't go further down as the next in list is NULL
 *                             return null // to *)*         list: NULL
 *                             
 *                             
 *                  so far subtree (same, just replacing null)
 *                       4
 *                      / \
 *                  null   null 
 *                  
 *                  
 *           so far subtree
 *                 3
 *                / \
 *               4   null   
 *              / \
 *           null  null
 *                
 *                
 *                deser(root.right.right, list)
 *                        // won't go further down as the next in list is NULL
 *                       return null // to *---*    list: empty
 *                       
 *           so far subtree (same, just replacing null of the 3 right)
 *                 3
 *                / \
 *               4   null   
 *              / \
 *           null  null   
 *           
 *           
 *           now returning the subtree rooted at 3 to root.right in *-*
 *           
 *          1
 *         / \
 *        /   \
 *       /     \
 *      2       3
 *     / \     / \
 * null  null /   null
 *           /
 *          4
 *         / \
 *      null  null 
 *      
 *      
 *      finally, return root (the tree rooted at 1) // see ^*^ above
 *    
 */
public TreeEntry<T> deserialize(TreeEntry<T> node, List<String> desList){

    if (desList.size() == 0){
        return null;
    }

    String s = desList.remove(0); // efficient operation O(1)
    if (s.equals("NULL")){
        return null;
    }

    Integer sInt = Integer.parseInt(s);
    node = new TreeEntry<T>((T)sInt);

    node.left = deserialize(node.left, desList);
    node.right = deserialize(node.right, desList);

    return node;
}


public static void main(String[] args) {
    /*
     *          1
     *         / \
     *        2   3
     *           /
     *          4 
     *        
     */
    SerDesBinTree<Integer> tree = new SerDesBinTree<>();
    tree.root = new TreeEntry<Integer>(1);
    tree.root.left = new TreeEntry<Integer>(2);
    tree.root.right = new TreeEntry<Integer>(3);
    tree.root.right.left = new TreeEntry<Integer>(4);
    //tree.traverseInOrder();

    tree.serialize();
    //System.out.println(tree.serSB);

    tree.root = null;
    //tree.traverseInOrder();

    tree.root = tree.deserialize(tree.root);
    //tree.traverseInOrder();

    // deserialize into a new tree
    SerDesBinTree<Integer> newTree = new SerDesBinTree<>();
    newTree.root = tree.deserialize(newTree.root);
    newTree.traverseInOrder();


}

}

Вот еще один способ сериализации двоичного дерева с использованием обхода заказа (с изменениями) уровня. [Просто скопируйте пасту, она работает] Охватывает все несбалансированным, сбалансированный, правый, левый перекос перекошенное дерево.

class TreeNode():
    def __init__(self, val):
        self.val = val
        self.left = None
        self.right = None

def getHeight(root):
    if root == None:
        return 0
    return max(getHeight(root.left), getHeight(root.right)) + 1

treeArray = []

def levelOrderTraversal(root, level, numOfNodes):
    if level <= 0 and numOfNodes <=0:
        return

    numOfNodes -= 1

    if root != None and level == 1:
        treeArray.append(root.val)
    elif root == None and level == 1:
        treeArray.append("$")

    if root != None:
        levelOrderTraversal(root.left, level-1, numOfNodes)
        levelOrderTraversal(root.right, level-1, numOfNodes)
    else:
        levelOrderTraversal(root, level-1, numOfNodes)
        levelOrderTraversal(root, level-1, numOfNodes)



def treeToIntArray(root):
    h = getHeight(root)

    for i in range(1, h+1):
        levelOrderTraversal(root,i, i*2)

    return treeArray


def intArrayToTree():
    n = len(treeArray)

    treeArrayOfObjects = [0]*len(treeArray)
    for i in range(n):
        if treeArray[i] != "$":
            root = TreeNode(treeArray[i])
            treeArrayOfObjects[i] = root


    #Linking the child nodes
    for i in range(n):
        if treeArray[i] != "$":
            root = treeArrayOfObjects[i]
            if 2 * i + 1 < n:
                root.left = treeArrayOfObjects[2*i + 1]
            if 2 * i + 2 < n:
                root.right = treeArrayOfObjects[2*i + 2]
            treeArray[i] = root
    return treeArrayOfObjects[0]

"""
root = TreeNode(7)
root.left = TreeNode(3)
root.right = TreeNode(9)
root.left.left = TreeNode(1)
root.left.right = None
root.right.left = None
root.right.right = TreeNode(4)
"""
root = TreeNode(7)
root.right = TreeNode(9)
root.right.right = TreeNode(4)
root.right.right.right = TreeNode(5)

print treeToIntArray(root)
root = intArrayToTree()

print root.val
print root.right.val
print root.right.right.val
print root.right.right.right.val

Вот поздний ответ на Python. Он использует (глубину первую) предпорядок сериализацию и возвращает список strings. Десериализация возвращает дерево.

class Node:

    def __init__(self, val, left=None, right=None):

        self.val = val
        self.left = left
        self.right = right


# This method serializes the tree into a string

def serialize(root):

    vals = []

    def encode(node):

        vals.append(str(node.val))

        if node.left is not None:

            encode(node.left)
        else:
            vals.append("L")

        if node.right is not None:

            encode(node.right)
        else:
            vals.append("R")

    encode(root)

    print(vals)
    return vals

# This method deserializes the string back into the tree

def deserialize(string_list):

    def create_a_tree(sub_list):

        if sub_list[0] == 'L' or sub_list[0] == 'R':
            del sub_list[0]
            return

        parent = Node(sub_list[0])
        del sub_list[0]

        parent.left = create_a_tree(sub_list)

        parent.right = create_a_tree(sub_list)

        return parent

    if len(string_list) != 0:

        root_node = create_a_tree(string_list)
    else:
        print("ERROR - empty string!")
        return 0

    return root_node

Тестировать:

tree1 = Node('root', Node('left'), Node('right'))
t = deserialize(serialize(tree1))
print(str(t.right.val))

Сериализация представляет собой процесс преобразования структуры данных или объект в последовательность битов, так что он может быть сохранен в буфере файла или памяти или передаваться через канал подключения к сети, чтобы быть восстановлена ​​позже в той же или другой компьютерной среде.

Десериализация это процесс преобразования строки обратно в исходную структуру дерева.

Понятие сериализации и десериализации очень похоже на то, что компилятор делает закодировать. Есть несколько фаз во всем процессе компиляции, но мы будем стараться держать его абстрактно.

Принимая во внимание часть кода, компилятор разбивает различные четко определенные компоненты в маркеров (например, Int является маркером, дважды еще один маркер, {один маркер,} является еще маркер, и т.д.). [Ссылка на демонстрацию абстрактного уровня компиляции] [1].

Сериализация: Мы используем логику обхода предпорядком для сериализации дерева в строку. Мы добавим «X» для обозначения нулевого указателя / узла в дереве. Кроме того, чтобы сохранить нашу десериализации логики в виде, нам нужно добавить «» после каждого значения сериализованного узла, так что процесс десериализации может получить доступ к каждому разделить значение узла с «».

Leetcode ссылка: https://leetcode.com/problems/serialize-and-deserialize-binary-tree/

Разъяснение спина к спине канал SWE Youtube : https://www.youtube.com/watch?v=suj1ro8TIVY

For example:

You may serialize the following tree:

    1
   / \
  2   3
     / \
    4   5

as "[1,2,null,null,3,4,null,null,5,null,null,]"

 /**
 * Definition for a binary tree node.
 * public class TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode left;
 *     TreeNode right;
 *     TreeNode(int x) { val = x; }
 * }
 */
public class Codec {

    // Encodes a tree to a single string.
    public String serialize(TreeNode root) {

        if(root == null)
            return "X,";

        String leftSerialized = serialize(root.left);
        String rightSerialized = serialize(root.right);

        return root.val + "," + leftSerialized + rightSerialized;
    }

    private TreeNode deserializeHelper(Queue<String> queue)
    {
        String nodeValue = queue.poll();

        if(nodeValue.equals("X"))
            return null;

        TreeNode newNode = new TreeNode(Integer.valueOf(nodeValue));

        newNode.left = deserializeHelper(queue);
        newNode.right = deserializeHelper(queue);

        return newNode;
    }

    // Decodes your encoded data to tree.
    public TreeNode deserialize(String data) {

        Queue<String> queue = new LinkedList<>();
        queue.addAll(Arrays.asList(data.split(",")));

        return deserializeHelper(queue);
    }
}

//Codec object will be instantiated and called as such:
//Codec codec = new Codec();
//codec.deserialize(codec.serialize(root));

Я не использую предзаказ , но я использую BFS. Это вопрос из leetcode

Большинство людей реализаций неверны при использовании предзаказа: ожидаемый результат должен быть

"[1,2,3, NULL, NULL, 4,5]", но вместо того, чтобы большинство людей печатать вывод как "[1,2,3, NULL, NULL, 4,5, NULL, NULL]", так как они не считая уровней.

Вот моя реализация с правильным результатом.

class Node(object):
    def __init__(self,data):
        self.left = None
        self.right = None
        self.data = data

def serialize(root):
        queue = [(root,0)]
        result = []
        max_level_with_value = 0
        while queue:
            (node,l) = queue.pop(0)
            if node:
                result.append((node.data,l))
                queue.extend([(node.left,l+1),
                              (node.right,l+1)
                              ])
                max_level_with_value = max(max_level_with_value,l)
            else:
                result.append(('null',l))
        filter_redundant(result,max_level_with_value)


def filter_redundant(result,max_level_with_value):
    for v,l in result:
        if l<= max_level_with_value:
            print(v)




root = Node(1)
root.left = Node(2)
root.right = Node(3)
root.right.left = Node(4)
root.right.right = Node(5)
serialize(root)