python实现 多叉树 寻找最短路径

Posted 2020-10-13

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多叉树的最短路径：

思想：
    传入start 和 end 两个 目标值
    1 找到从根节点到目标节点的路径
    2 从所在路径，寻找最近的根节点，
    3 对根节点 拼接路径

 1 import copy
 2 
 3 #节点数据结构
 4 class Node(object):
 5     # 初始化一个节点
 6     def __init__(self,value = None):
 7         self.value = value  # 节点值
 8         self.child_list = []    # 子节点列表
 9     # 添加一个孩子节点
10     def add_child(self,node):
11         self.child_list.append(node)
12 
13 
14 # 初始化一颗测试二叉树
15 def init():
16     ‘‘‘
17     初始化一颗测试二叉树:
18             A
19         B   C   D
20       EFG       HIJ
21     ‘‘‘
22     root = Node(‘A‘)
23     B = Node(‘B‘)
24     root.add_child(B)
25     root.add_child(Node(‘C‘))
26     D = Node(‘D‘)
27     root.add_child(D)
28     B.add_child(Node(‘E‘))
29     B.add_child(Node(‘F‘))
30     B.add_child(Node(‘G‘))
31     D.add_child(Node(‘H‘))
32     D.add_child(Node(‘I‘))
33     D.add_child(Node(‘J‘))
34     return root
35 
36 
37 # 深度优先查找 返回从根节点到目标节点的路径
38 def deep_first_search(cur,val,path=[]):
39     path.append(cur.value)  # 当前节点值添加路径列表
40     if cur.value == val:    # 如果找到目标 返回路径列表
41         return path
42 
43     if cur.child_list == []:    # 如果没有孩子列表 就 返回 no 回溯标记
44         return ‘no‘
45 
46     for node in cur.child_list: # 对孩子列表里的每个孩子 进行递归
47         t_path = copy.deepcopy(path)    # 深拷贝当前路径列表
48         res = deep_first_search(node,val,t_path)
49         if res == ‘no‘: # 如果返回no，说明找到头 没找到  利用临时路径继续找下一个孩子节点
50             continue
51         else :
52             return res  # 如果返回的不是no 说明 找到了路径
53 
54     return ‘no‘ # 如果所有孩子都没找到 则 回溯
55 
56 # 获取最短路径 传入两个节点值，返回结果
57 def get_shortest_path( start,end ):
58     # 分别获取 从根节点 到start 和end 的路径列表，如果没有目标节点 就返回no
59     path1 = deep_first_search(root, start, [])
60     path2 = deep_first_search(root, end, [])
61     if path1 == ‘no‘ or path2 == ‘no‘:
62         return ‘无穷大‘,‘无节点‘
63     # 对两个路径 从尾巴开始向头 找到最近的公共根节点，合并根节点
64     len1,len2 = len(path1),len(path2)
65     for i in range(len1-1,-1,-1):
66         if path1[i] in path2:
67             index = path2.index(path1[i])
68             path2 = path2[index:]
69             path1 = path1[-1:i:-1]
70             break
71     res = path1+path2
72     length = len(res)
73     path = ‘->‘.join(res)
74     return ‘%s:%s‘%(length,path)
75 
76 
77 
78 
79 
80 # 主函数、程序入口
81 if __name__ == ‘__main__‘:
82     root = init()
83     res = get_shortest_path(‘F‘,‘I‘)
84     print(res)