golang中的樹和圖算法實(shí)現(xiàn)

在計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域，樹和圖算法是非常重要的一門學(xué)科。在golang中，樹和圖算法的實(shí)現(xiàn)也是非常重要的一部分。在本文中，我們將介紹golang中樹和圖算法的基本概念、應(yīng)用場(chǎng)景和實(shí)現(xiàn)方法。

一、樹算法

樹是一種基本的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，它是由節(jié)點(diǎn)和邊組成的一種非線性結(jié)構(gòu)。樹的節(jié)點(diǎn)可以有0個(gè)或多個(gè)子節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)只有一個(gè)父節(jié)點(diǎn)。在樹中，只有一個(gè)節(jié)點(diǎn)沒有父節(jié)點(diǎn)，稱為根節(jié)點(diǎn)。我們來看一個(gè)簡(jiǎn)單的代碼范例：

type Node struct {

Value int

Left *Node

Right *Node

}

func NewNode(value int) *Node {

return &Node{Value: value}

}

func (n *Node) AddLeft(left *Node) {

n.Left = left

}

func (n *Node) AddRight(right *Node) {

n.Right = right

}

func main() {

root := NewNode(1)

left := NewNode(2)

right := NewNode(3)

root.AddLeft(left)

root.AddRight(right)

}

上面的代碼定義了一個(gè)Node結(jié)構(gòu)體，包括一個(gè)Value值和Left和Right兩個(gè)指針。我們可以通過AddLeft和AddRight方法，將left節(jié)點(diǎn)和right節(jié)點(diǎn)添加到root節(jié)點(diǎn)的左右節(jié)點(diǎn)中。

二、樹的遍歷

樹的遍歷是指按一定次序訪問樹中的所有節(jié)點(diǎn)。樹的遍歷分為深度優(yōu)先遍歷和廣度優(yōu)先遍歷。深度優(yōu)先遍歷分為前序遍歷、中序遍歷和后序遍歷，廣度優(yōu)先遍歷也稱為層序遍歷。我們用遍歷的方式，可以很方便的實(shí)現(xiàn)一些樹相關(guān)的問題，如查找樹中最小/大值、實(shí)現(xiàn)二叉搜索樹等。

1. 前序遍歷

前序遍歷指先訪問根節(jié)點(diǎn)，然后遞歸前序遍歷左子樹，最后遞歸前序遍歷右子樹。

func (n *Node) PreOrder() {

if n == nil {

return

}

fmt.Println(n.Value)

n.Left.PreOrder()

n.Right.PreOrder()

}

2. 中序遍歷

中序遍歷指先遞歸中序遍歷左子樹，然后訪問根節(jié)點(diǎn)，最后遞歸中序遍歷右子樹。

func (n *Node) InOrder() {

if n == nil {

return

}

n.Left.InOrder()

fmt.Println(n.Value)

n.Right.InOrder()

}

3. 后序遍歷

后序遍歷指先遞歸后序遍歷左子樹，然后遞歸后序遍歷右子樹，最后訪問根節(jié)點(diǎn)。

func (n *Node) PostOrder() {

if n == nil {

return

}

n.Left.PostOrder()

n.Right.PostOrder()

fmt.Println(n.Value)

}

4. 層序遍歷

層序遍歷指按照從上到下、從左到右的順序依次遍歷每個(gè)節(jié)點(diǎn)。

func (n *Node) LevelOrder() {

if n == nil {

return

}

queue := *Node{n}

for len(queue) > 0 {

node := queue

queue = queue

fmt.Println(node.Value)

if node.Left != nil {

queue = append(queue, node.Left)

}

if node.Right != nil {

queue = append(queue, node.Right)

}

}

}

三、圖算法

圖是由節(jié)點(diǎn)和邊組成的一種非線性結(jié)構(gòu)。圖中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)稱為頂點(diǎn)，邊稱為邊。圖分為有向圖和無向圖，邊可以帶權(quán)重或不帶權(quán)重。圖算法是計(jì)算機(jī)科學(xué)的基本知識(shí)之一，它在實(shí)際應(yīng)用中也非常廣泛，如搜索算法、最短路徑算法等。

1. 圖的表示

我們可以使用鄰接矩陣和鄰接表兩種方式來表示圖。

鄰接矩陣：鄰接矩陣是一個(gè)二維數(shù)組，其中每個(gè)元素表示兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間是否有邊。如果節(jié)點(diǎn)i和節(jié)點(diǎn)j之間有邊，那么數(shù)組中的元素A為1，否則為0。

鄰接表：鄰接表是一個(gè)數(shù)組的鏈表，其中每個(gè)元素表示一個(gè)節(jié)點(diǎn)。鏈表中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)代表該節(jié)點(diǎn)的鄰居節(jié)點(diǎn)。

2. 圖的遍歷

圖的遍歷分為深度優(yōu)先遍歷和廣度優(yōu)先遍歷，也是在實(shí)際應(yīng)用中非常常見的問題。

1. 深度優(yōu)先遍歷

深度優(yōu)先遍歷指從起點(diǎn)開始，依次遞歸訪問每個(gè)節(jié)點(diǎn)，并在訪問過的節(jié)點(diǎn)中查找未訪問的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行遞歸訪問，直到所有節(jié)點(diǎn)都被訪問為止。

func (g *Graph) DFS(start int) {

visited := make(bool, g.V)

g.dfs(start, visited)

}

func (g *Graph) dfs(v int, visited bool) {

visited = true

fmt.Println(v)

for _, w := range g.adj {

if !visited {

g.dfs(w, visited)

}

}

}

2. 廣度優(yōu)先遍歷

廣度優(yōu)先遍歷指從起點(diǎn)開始，依次訪問每個(gè)節(jié)點(diǎn)，并依次訪問每個(gè)節(jié)點(diǎn)的鄰居節(jié)點(diǎn)，直到所有節(jié)點(diǎn)都被訪問為止。

func (g *Graph) BFS(start int) {

visited := make(bool, g.V)

queue := int{start}

visited = true

for len(queue) > 0 {

v := queue

queue = queue

fmt.Println(v)

for _, w := range g.adj {

if !visited {

visited = true

queue = append(queue, w)

}

}

}

}

四、總結(jié)

本文介紹了golang中樹和圖算法的基本概念、應(yīng)用場(chǎng)景和實(shí)現(xiàn)方法。樹和圖算法在計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域中非常重要，在實(shí)際應(yīng)用中也非常廣泛。希望本篇文章能夠幫助讀者更加深入的了解樹和圖算法。

上一篇

goland中常見問題排查技巧

下一篇

如何優(yōu)化golang的內(nèi)存管理