# MyBinaryTree.py
# Python 实现列表与二叉树相互转换并打印二叉树封装类-详细注释+完美对齐
# by: ybmj@vip.163.com, QQ: 153248043, blog: https://www.cnblogs.com/ybmj/
from binarytree import build
import random
class MyBinaryTree:
lst = [] # 二叉树列表
lay_list = [] # 二叉树层列表
node_list = [] # 二叉树节点列表
def __init__(self, lst=[]):
MyBinaryTree.lst = lst
class TreeNode:
def __init__(self, val=0, left=None, right=None):
self.val = val
self.left = left
self.right = right
# 从二叉树列表得到二叉树层列表
def getLaylist(self):
if MyBinaryTree.lay_list: return MyBinaryTree.lay_list
if not MyBinaryTree.lst: return [] # 判断列表为空不能用 is None，必须用 not _list。判断变量为空才能用 is None
lay = 0 # 层数
loc = 0 # 节点列表当前位置
len_all = len(MyBinaryTree.lst) # 整个列表的长度
while len_all > 0:
len_lay = pow(2, lay) # 该层列表的长度，每层的长度为 2^lay，2^0、2^1、2^2、2^3、...
MyBinaryTree.lay_list.append(MyBinaryTree.lst[loc:(loc + len_lay)]) # 从 _list 切片得到该层的元素列表，添加到 lay_list 中
loc += len_lay
len_all -= len_lay
lay += 1
return MyBinaryTree.lay_list
# 从二叉树层列表得到二叉树节点列表
def getNodelist(self):
if MyBinaryTree.node_list: return MyBinaryTree.node_list
if not MyBinaryTree.lay_list: MyBinaryTree.lay_list = self.getLaylist()
if not MyBinaryTree.lay_list: return []
for i in range(len(MyBinaryTree.lay_list)):
# 对 lay_list 的节点（每个节点元素都为列表）进行循环遍历，用列表中的每个元素构建TreeNode添加到node_list中
for j in range(len(MyBinaryTree.lay_list[i])):
# 转换层列表为：[[5], [2, 9], [10, 1, 10, 5], [0, 9, 1]]
MyBinaryTree.node_list.append(
MyBinaryTree.TreeNode(MyBinaryTree.lay_list[i][j])) # 将列表索引 j 元素构建TreeNode添加到node_list中
# 为上一层的父节点 TreeNode 元素添加 left、或right 值
# if lay_list[tail][j] and lay > 0: # 在 python 中0、空都为假，非零为真，所以这样将导致 lay_list[tail][j] 为 0 时没能填充
if MyBinaryTree.lay_list[i][j] is not None and i > 0: # 必须改为这样，才能避免 lay_list[tail][j] 为 0 时没能填充
if j % 2 == 0:
MyBinaryTree.node_list[pow(2, i - 1) - 1 + j // 2].left = MyBinaryTree.node_list[-1]
else:
MyBinaryTree.node_list[pow(2, i - 1) - 1 + j // 2].right = MyBinaryTree.node_list[-1]
return MyBinaryTree.node_list
# 从二叉树节点列表得到二叉树列表
def getListFromTree(self):
if not MyBinaryTree.node_list:
MyBinaryTree.node_list = self.getNodelist()
if not MyBinaryTree.node_list: return []
# root 为二叉树该层的父节点，i 为该层节点数量，_list 为输出列表
def treeRecursion(root, i, _list):
if root is None:
return
len1 = len(_list)
if len1 <= i: # 填充该层节点的占位元素
for j in range(i - len1 + 1):
_list.append(None)
_list[i] = root.val # 填入该层的父节点元素
treeRecursion(root.left, 2 * i, _list) # 递归处理该层的左子树
treeRecursion(root.right, 2 * i + 1, _list) # 递归处理该层右子树
_list = []
treeRecursion(MyBinaryTree.node_list[0], 1, _list) # 获得中间二叉树列表：[None, x1, x2, ...]
while _list and _list[0] is None: # 删除中间二叉树列表头部的空元素，得到：[x1, x2, ...]
del (_list[0])
return _list
# 打印二叉树节点列表
def printNodeList(self, node_list=[]):
if not node_list:
node_list = self.getNodelist()
def getNodeName(node, name="Node"):
return "None" if node is None or node.val is None else name + "{:0>2d}".format(node.val)
print("node:".ljust(7), "val".ljust(5), "left".ljust(7), "right") # 打印节点的字段名
for node in range(len(node_list)):
print(getNodeName(node_list[node]).ljust(6), end=": ") # 打印节点的名称
print((getNodeName(node_list[node], "") + ", ").ljust(6),
(getNodeName(node_list[node].left) + ", ").ljust(8),
getNodeName(node_list[node].right), sep='') # 打印节点的 val、left、right
# 测试函数
def test_binarytree(list1):
mytree = MyBinaryTree(list1)
list2 = mytree.getListFromTree()
print("原来的二叉树列表为：{}".format(list1))
print("转换后二叉树列表为：{}".format(list2))
print("转换前后的二叉树列表是否相等：{}".format(list1 == list2))
print("二叉树的层列表为：{}".format(mytree.getLaylist()))
print("\n二叉树节点列表为（完美对齐）：")
mytree.printNodeList(mytree.getNodelist())
print("\n原来的列表转换为二叉树：{}".format(build(list1)))
print("转换后的列表再转回二叉树：{}".format(build(list2)))
if __name__ == "__main__":
list1 = [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, None, 7, None, 9, None, None, 10, ] # 一般二叉树
# list1 = [i for i in range(20)] # 完全二叉树
# list1 = [random.randint(0, 99) for i in range(20)] # 完全二叉树
test_binarytree(list1)
# S:\PythonProject\pyTest01\venv\Scripts\python.exe S:/PythonProject/pyTest01/main.py
# 原来的二叉树列表为：[0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, None, 7, None, 9, None, None, 10]
# 转换后二叉树列表为：[0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, None, 7, None, 9, None, None, 10]
# 转换前后的二叉树列表是否相等：True
# 二叉树的层列表为：[[0], [1, 2], [3, 4, 5, 6], [None, 7, None, 9, None, None, 10]]
#
# 二叉树节点列表为（完美对齐）：
# node: val left right
# Node00: 00, Node01, Node02
# Node01: 01, Node03, Node04
# Node02: 02, Node05, Node06
# Node03: 03, None, Node07
# Node04: 04, None, Node09
# Node05: 05, None, None
# Node06: 06, Node10, None
# None : None, None, None
# Node07: 07, None, None
# None : None, None, None
# Node09: 09, None, None
# None : None, None, None
# None : None, None, None
# Node10: 10, None, None
#
# 原来的列表转换为二叉树：
# ____0__
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# __1 2___
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# 3 4 5 _6
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# 7 9 10
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# 转换后的列表再转回二叉树：
# ____0__
# / \
# __1 2___
# / \ / \
# 3 4 5 _6
# \ \ /
# 7 9 10
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#
# 进程已结束,退出代码0
