GO 语言之旅 练习：等价二叉查找树

Posted 2021-09-14 yizdu

题目地址 https://tour.go-zh.org/concur...
前提：对两棵二叉树进行中序遍历，若是得到的数值序列相同，则将其视为等价二叉树。
要求：使用goroutine协程

思想：其实和不使用协程的思路差不多，分别中序遍历两棵树，得到数值序列，比较两个序列是否相等。
若是使用协程，则可以很方便地并发遍历两棵树，再利用信道传输每个节点的数值，边遍历边比较。因为Go协程可利用多CPU核心，若是电脑有两个以上的CPU核心，则实际的运行时间会大大加快。
类似的，在其他编程语言里，可以使用多线程，然后通过队列传送信息给主线程。边遍历边比较。

树的数据结构。文档和源代码地址：https://pkg.go.dev/golang.org...

// A Tree is a binary tree with integer values.
type Tree struct {
    Left  *Tree
    Value int
    Right *Tree
}

题目的模板提醒我们，通过Same函数检测两棵树是否相同，通过Walk函数遍历树。
思想就是，在Same函数中分别创建两个信道ch1，ch2，启动两个协程运行Walk函数，两个Walk函数分别遍历两棵树，分别通过两个信道将遍历的数值传给Same函数，Same会同时比对两个Walk传输过来的数值，若是直到两个Walk遍历完树（也就是两个Walk都关闭了信道），Same的数值比对都没有出错，则可视为两棵树等价。

package main

import "golang.org/x/tour/tree"

// Walk 步进 tree t 将所有的值从 tree 发送到 channel ch。
func Walk(t *tree.Tree, ch chan int)

// Same 检测树 t1 和 t2 是否含有相同的值。
func Same(t1, t2 *tree.Tree) bool

func main() {
}

实际代码

package main

import "fmt"
import "tree"

// Walk 步进 tree t 将所有的值从 tree 发送到 channel ch。
func Walk(t *tree.Tree, ch chan int) {
    if t == nil {
        return
    }
    stack := make([]*tree.Tree, 0)
    for len(stack) > 0 || t != nil {
        for t != nil {
            stack = append(stack, t)
            t = t.Left
        }
        node := stack[len(stack)-1]
        stack = stack[:len(stack)-1]
        ch <- node.Value
        t = node.Right
    }
    close(ch)
}

// Same 检测树 t1 和 t2 是否含有相同的值。
func Same(t1, t2 *tree.Tree) bool {
    ch1 := make(chan int)
    ch2 := make(chan int)
    go Walk(t1, ch1)
    go Walk(t2, ch2)
    for {
        v1, ok1 := <-ch1
        v2, ok2 := <-ch2
        if ok1 && ok2 {
        //两个信道都在开启状态
            if v1 != v2 {
                return false
            }
        } else if ok1 || ok2 {
        //一个信道已关闭，说明两棵树节点数不同
            return false
        } else {
        //两个信道同时关闭，说明两棵树节点数相同
            break
        }
    }
    return true
}

func main() {
    fmt.Println(Same(tree.New(1), tree.New(1)))
    fmt.Println(Same(tree.New(2), tree.New(1)))
}

在Walk中，可以创建一个切片"stack"来模拟栈实现中序遍历。压入栈是stack = append(stack, t),弹出栈是node := stack[len(stack)-1]，stack = stack[:len(stack)-1]。每遍历一个节点，就将数值传入信道ch。遍历完成，关闭信道close(ch)。
在Same中，创建两个协程同时遍历两棵树，两个信道分别接收两个Walk传来的数值。两棵树等价的必要条件就是，树的节点数相同，若是有一棵树提前遍完成，则代表这棵树节点数少一些，这两棵树必然不等价。只有两棵树都同时遍历完成，且每次比对数值不出错，才可视为两棵树等价。