Деревья. Основные понятия | Использование связанных структур (11_68_pol) (68 часов в уч. год)

Планирование уроков на учебный год (по учебнику К.Ю. Полякова, Е.А. Еремина, сокращённый курс, по 2 часа в неделю)


Уроки 45 - 46
Деревья. Основные понятия
(§43. Деревья)



Содержание урока

Что такое дерево?

Деревья поиска

Обход двоичного дерева

Вычисление арифметических выражений

Использование связанных структур

Хранение двоичного дерева в массиве

Вопросы и задания

Задачи


Использование связанных структур


Поскольку двоичное дерево — это нелинейная структура данных, использовать динамический массив для размещения элементов не очень удобно (хотя возможно). Вместо этого будем использовать связанные узлы. Каждый такой узел — это структура, содержащая три области: область данных, ссылка на левое поддерево (указатель) и ссылка на правое поддерево (второй указатель). У листьев нет сыновей, в этом случае в указатели будем записывать значение nil (нулевой указатель). Дерево, состоящее из трёх таких узлов, показано на рис. 6.18.

Рис. 6.18

Рис. 6.18

В данном случае область данных узла будет содержать одно поле — символьную строку, в которую записывается знак операции или число в символьном виде.

Введём два новых типа: TNode — узел дерева, и PNode — указатель (ссылку) на такой узел:

type
	PNode = ˆTNode;
	TNode = record
		data: string[20]; 
		left, right: PNode 
end;

Самый важный момент — выделение памяти под новую структуру. Предположим, что р — это переменная-указатель типа PNode. Для того чтобы выделить память под новую структуру и

записать адрес выделенного блока в р, используется процедура New (англ. new — новый):

New(р);

Как программа определяет, сколько памяти нужно выделить? Чтобы ответить на этот вопрос, вспомним, что указатель р указывает на структуру типа TNode, размер которой и определяет размер выделяемого блока памяти.

Для освобождения памяти служит процедура Dispose (англ. dispose — ликвидировать):

Dispose(р);

В основной программе объявим одну переменную типа PNode — это будет ссылка на корень дерева:

var Т: PNode;

Вычисление выражения сводится к двум вызовам функций:

Т:=Tree (s);
writeln('Результат: ', Calc(T));

Здесь предполагается, что арифметическое выражение записано в символьной строке s, функция Tree строит в памяти дерево по этой строке, а функция Calc — вычисляет значение выражения по готовому дереву.

При построении дерева нужно выделять в памяти новый узел и искать последнюю выполняемую операцию — это будет делать функция LastOp. Она возвращает 0, если ни одной операции не обнаружено, в этом случае создаётся лист — узел без потомков. Если операция найдена, её обозначение записывается в поле data, а в указатели записываются адреса поддеревьев, которые строятся рекурсивно для левой и правой частей выражения:

function Tree(s: string): PNode; 
var k: integer; 
begin
	New(Tree);											{выделить память}
	k:=LastOp(s);
	if k=0 then begin	{создать лист}
		Тгееˆ.data:=s;
		Тгееˆ.left:=nil;
		Treeˆ.right:=nil; 
	end
	else begin							{создать узел-операцию}
		Treeˆ.data:=s[k);
		Treeˆ.left:=Tree(Copy(s,1,k—1));
		Treeˆ.right:=Tree(Copy(s,k+1,Length(s)-k)) 
	end 
end;

Функция Calc тоже будет рекурсивной:

function Calc(Tree: PNode): integer;
var n1, n2, res: integer;
begin
	if Treeˆ.left = nil then 
		Val(ТгееЛ.data, Calc, res) 
	else begin
		n1:=Calc(Treeˆ.left); 
		n2:=Calc(Тгееˆ.right); 
		case Тгееˆ.data[1] of 
			'+': Calc:=n1+n2;
			'-': Calc:=n1-n2;
			'*': Calc:=n1*n2;
			'/': Calc:=n1 div n2; 
			else Calc:=MaxInt 
		end 
	end 
end;

Если ссылка, переданная функции, указывает на лист (нет левого поддерева), то значение выражения — это результат преобразования числа из символьной формы в числовую (с помощью процедуры Val). В противном случае вычисляются значения для левого и правого поддеревьев и к ним применяется операция, указанная в корне дерева. В случае ошибки (неизвестной операции) функция возвращает значение Maxlnt — максимальное целое число.

Осталось написать функцию LastOp. Нужно найти в символьной строке последнюю операцию с минимальным приоритетом. Для этого составим функцию, возвращающую приоритет операции (переданного ей символа):

function Priority(op: char): integer; 
begin
	case op of
		'+','-': Priority:=1;
		'*','/': Priority:=2; 
		else	Priority:=100
	end 
end;

Сложение и вычитание имеют приоритет 1, умножение и деление — приоритет 2, а все остальные символы (не операции) — приоритет 100 (условное значение).

Функция La stop может выглядеть так:

function LastOp(s: string): integer; 
var i, minPrt: integer; 
begin
	minPrt:=50;
	LastOp:=0;
	for i:=l to Length (s) do
		if Priority(s[i])<=minPrt then begin 
		minPrt:=Priority(s[i]);
		LastOp:=i
	end
end;

Обратите внимание, что в условном операторе указано нестрогое неравенство, чтобы найти именно последнюю операцию с наименьшим приоритетом. Начальное значение переменной minPrt можно выбрать любое между наибольшим приоритетом операций (2) и условным кодом не-операции (100). Тогда если найдена любая операция, условный оператор срабатывает, а если в строке нет операций, условие всегда ложно и в переменной LastOp остается начальное значение 0.

Следующая страница Хранение двоичного дерева в массиве



Cкачать материалы урока







Наверх