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多叉树的简单运用

如图所示的一个多叉树，我们以学校为根节点，求下列5个问题：

1.求网1的父级

2.求网络的子级

3.求网1的所有祖先级

4.求学校的所有子孙级

5.求网1的兄弟级

首先我们创建一个类Tree，用来将数据存储到树中，然后解决第一个问题：

#usr/bin/python
#-*-coding:utf-8-*-

class Tree():
    childToParent=None

    def add(self,parent,child):
        if self.childToParent is None:
            self.childToParent={child:parent}
        else:
            self.childToParent[child]=parent
    def getParent(self,child):
        return self.childToParent.get(child,'没有父级')
if __name__=='__main__':
    tree=Tree()
    tree.add(None,'学校')
    tree.add('学校','商学院')
    tree.add('学校','法学院')
    tree.add('学校','电子学院')
    tree.add('学校','计算机学院')
    tree.add('计算机学院','软件')
    tree.add('计算机学院','网络')
    tree.add('计算机学院','数据')
    tree.add('网络','网1')
    tree.add('网络','网2')
    tree.add('网络','网3')
    child='网1'
    parent=tree.getParent(child)
    print('{0}的上级是{1}'.format(child,parent))
    child2='学校'
    parent2=tree.getParent(child2)
    print('{0}的上级是{1}'.format(child2,parent2))

输出结果是：

网1的上级是网络
学校的上级是None

因为我们在Tree定义的方法add的参数以父->子参数的模式，所以我们在输入数据时以父在前，子在后的模式输入，学校的父级是None。首先判断我们在类中设定了一个childToParent(初始值为None),在add方法中，首先判断childToParent是否为None，是则以child为key，parent为value创建一个字典，否则在原有字典childToParent中追加一个以child为key，parent为value的数据。接着我们又定义了一个方法，getParent，输入参数child，直接返回当前字典childToParent的child的value值，如果没有value，则返回'没有父级'。

第二个问题：

#usr/bin/python
#-*-coding:utf-8-*-

class Tree():
    parentToChildren=None

    def add(self,parent,child):

        if self.parentToChildren is None:
            self.parentToChildren={parent:[]}
        children= self.parentToChildren.get(parent,[])
        if len( children)==0:
            self.parentToChildren[parent]=children
        children.append(child)

    def getChildren(self,parent):
        return self.parentToChildren.get(parent,'没有子级')
if __name__=='__main__':
    tree=Tree()
    tree.add(None,'学校')
    tree.add('学校','商学院')
    tree.add('学校','法学院')
    tree.add('学校','电子学院')
    tree.add('学校','计算机学院')
    tree.add('计算机学院','软件')
    tree.add('计算机学院','网络')
    tree.add('计算机学院','数据')
    tree.add('网络','网1')
    tree.add('网络','网2')
    tree.add('网络','网3')
    parent='计算机学院'
    children=tree.getChildren(parent)
    print('{0}的子级：{1}'.format(parent,children))
    parent2='网1'
    children2=tree.getChildren(parent2)
    print('{0}的子级：{1}'.format(parent2,children2))

输出：

计算机学院的子级：['软件', '网络', '数据']
网1的子级：没有子级

我们一样的在类Tree中创建一个parentToChildren(初始为None)，接着我们创建方法add，参数一样是parent、child，接着我们判断parentToChildren是否为None，是则将parentToChildren创建为一个以parent为key,[]为value的一个字典，接着我们定义了一个对象children，取当前字典以parent为key的value值，如果没有value值则为一个空列表[]（即getChildren），接着判断children的长度，如果为0则在字典中添加一个parent为key，children为value的数据，然后在children列表后追加参数child；如果长度不为空，则直接在列表children后追加参数child。总的来说就是创建了数个以parent为key，child组成的列表为value的字典。

3.求网1的所有祖先级：

#usr/bin/python
#-*-coding:utf-8-*-

class Tree():
    childToParent=None
    parentToChildren=None

    def add(self,parent,child):
        if self.childToParent is None:
            self.childToParent={child:parent}
        else:
            self.childToParent[child]=parent

    def getParent(self,child):
        return self.childToParent.get(child,'没有父级')

    def getzuxian(self,sunzi):
        parent=self.getParent(sunzi)
        if parent is None:
            return []
        zupu=self.getzuxian(parent)
        zupu.append(parent)
        return zupu
if __name__=='__main__':
    tree=Tree()
    tree.add(None,'学校')
    tree.add('学校','商学院')
    tree.add('学校','法学院')
    tree.add('学校','电子学院')
    tree.add('学校','计算机学院')
    tree.add('计算机学院','软件')
    tree.add('计算机学院','网络')
    tree.add('计算机学院','数据')
    tree.add('网络','网1')
    tree.add('网络','网2')
    tree.add('网络','网3')
    parent='计算机学院'
    aa='网1'
    bb=tree.getzuxian(aa)
    print('{0}祖先是：{1}'.format(aa,bb))

得到：

网1祖先是：['学校', '计算机学院', '网络']

这段代码就是在问题1 的基础上再类中新写了一个方法getzuxian，它需要输入的参数为zisun,原理就是使用递归的方法不停的获取祖先的祖先，直到没有祖先返回空，即不停的调用获取到的父类，然后继续getParent（父类），将每一步获取的父类都添加在zupu中，最后返回zupu。

4.求学校的子孙级：

class Tree():
    parentToChildren=None

    def add(self,parent,child):

        if self.parentToChildren is None:
            self.parentToChildren={parent:[]}
        children= self.parentToChildren.get(parent,[])
        if len( children)==0:
            self.parentToChildren[parent]=children
        children.append(child)

    def getChildren(self,parent):
        return self.parentToChildren.get(parent,'没有下级')

    def getzs(self,zs,zu):
        child=self.getChildren(zu)
        if child == '没有下级':
            return
        for i in child:
            self.getzs(zs,i)
        zs.extend(child)
        # zs.append(child)   
if __name__=='__main__':
    tree=Tree()
    tree.add(None,'学校')
    tree.add('学校','商学院')
    tree.add('学校','法学院')
    tree.add('学校','电子学院')
    tree.add('学校','计算机学院')
    tree.add('计算机学院','软件')
    tree.add('计算机学院','网络')
    tree.add('计算机学院','数据')
    tree.add('网络','网1')
    tree.add('网络','网2')
    tree.add('网络','网3')
    parent='计算机学院'
    zu='学校'
    zs=[]
    tree.getzs(zs,zu)
    print('{0}的子孙是：{1}'.format(zu,zs))

得到

学校的子孙是：['网1', '网2', '网3', '软件', '网络', '数据', '商学院', '法学院', '电子学院', '计算机学院']

在第二个代码的基础上新写了一个方法getzs，需要输入两个参数，zs(我们输入一个空[])，zu(学校)。首先我们调用getChildren获得zu的子级（child），然后判断是否为空，空着直接返回，否则使i遍历子级，然后递归每个子级的getzs(zs,i)，然后在空列表zs中追加列表child(extend:组合两个列表为一个列表).

5.获取网1的兄弟级：

#usr/bin/python
#-*-coding:utf-8-*-

class Tree():
    childToParent=None
    parentToChildren=None

    def add(self,parent,child):
        if self.childToParent is None:
            self.childToParent={child:parent}
        else:
            self.childToParent[child]=parent

        if self.parentToChildren is None:
            self.parentToChildren={parent:[]}
        children= self.parentToChildren.get(parent,[])
        if len( children)==0:
            self.parentToChildren[parent]=children
        children.append(child)

    def getChildren(self,parent):
        return self.parentToChildren.get(parent,'没有下级')

    def getParent(self,child):
        return self.childToParent.get(child,'没有父级')

    def xiongdi(self,xx):
        parent=self.getParent(xx)

        kk=self.getChildren(parent)
        kk.remove(xx)
        return kk
if __name__=='__main__':
    tree=Tree()
    tree.add(None,'学校')
    tree.add('学校','商学院')
    tree.add('学校','法学院')
    tree.add('学校','电子学院')
    tree.add('学校','计算机学院')
    tree.add('计算机学院','软件')
    tree.add('计算机学院','网络')
    tree.add('计算机学院','数据')
    tree.add('网络','网1')
    tree.add('网络','网2')
    tree.add('网络','网3')
    parent='计算机学院'
    xx='网1'
    xxx=tree.xiongdi(xx)
    print('{0}的兄弟是:{1}'.format(xx,xxx))
    mm='电子学院'
    mmm=tree.xiongdi(mm)
    print('{0}的兄弟是:{1}'.format(mm,mmm))

得到：

网1的兄弟是:['网2', '网3']
电子学院的兄弟是:['商学院', '法学院', '计算机学院']

结合程序1,2，然后新写一个方法xiongdi()，输入的参数xx，然后使用getParent（xx）获取xx的父类，接着使用getChildren获取xx父类的子类，然后在子类中去掉xx（remove）,将剩下的子类输出，即可得到所需值。