Nano Hash - криптовалюты, майнинг, программирование

Поиск n-го узла в бинарном дереве поиска

Привет всем, я работаю над проектом класса, используя бинарные деревья поиска. У меня возникли проблемы с поиском n-го узла бинарного дерева поиска. Я понимаю концепцию использования обхода по порядку и использования счетчика, но у меня возникают проблемы с внедрением этого в код. Если бы кто-нибудь мог помочь, это было бы очень признательно. Извините за длинный код. Речь идет о методе nthElement(int n, BinaryNode<AnyType> t). Я не уверен, как увеличить счетчик.

package proj2;

// BinarySearchTree class
//
// CONSTRUCTION: with no initializer
//
// ******************PUBLIC OPERATIONS*********************
// void insert( x )       --> Insert x
// void remove( x )       --> Remove x
// boolean contains( x )  --> Return true if x is present
// Comparable findMin( )  --> Return smallest item
// Comparable findMax( )  --> Return largest item
// boolean isEmpty( )     --> Return true if empty; else false
// void makeEmpty( )      --> Remove all items
// void printTree( )      --> Print tree in sorted order
// ******************ERRORS********************************
// Throws UnderflowException as appropriate

/**
 * Implements an unbalanced binary search tree.
 * Note that all "matching" is based on the compareTo method.
 * @author Mark Allen Weiss
 */
public class BinarySearchTree<AnyType extends Comparable<? super AnyType>>
{
/** The tree root. */
private BinaryNode<AnyType> root;

/** The tree size. */
private int treeSize;

/**
 * Construct the tree.
 */
public BinarySearchTree( )
{
    root = null;
}

/**
 * Insert into the tree; duplicates are ignored.
 * @param x the item to insert.
 */
public void insert( AnyType x )
{
    root = insert( x, root );
}

/**
 * Remove from the tree. Nothing is done if x is not found.
 * @param x the item to remove.
 */
public void remove( AnyType x )
{
    root = remove( x, root );
}

/**
 * Find the smallest item in the tree.
 * @return smallest item or null if empty.
 */
public AnyType findMin( )
{
    if( isEmpty( ) )
        throw new UnderflowException( );
    return findMin( root ).element;
}

/**
 * Find the largest item in the tree.
 * @return the largest item of null if empty.
 */
public AnyType findMax( )
{
    if( isEmpty( ) )
        throw new UnderflowException( );
    return findMax( root ).element;
}

/**
 * Find an item in the tree.
 * @param x the item to search for.
 * @return true if not found.
 */
public boolean contains( AnyType x )
{
    return contains( x, root );
}

/**
 * Count the number of nodes in the tree.
 * @return the tree size.
 */
public int treeSize(){

    treeSize = treeSize(root);
    return treeSize;

}

/**
 * Make the tree logically empty.
 */
public void makeEmpty( )
{
    root = null;
}

/**
 * Test if the tree is logically empty.
 * @return true if empty, false otherwise.
 */
public boolean isEmpty( )
{
    return root == null;
}

/**
 * Print the tree contents in sorted order.
 */
public void printTree( )
{
    if( isEmpty( ) )
        System.out.println( "Empty tree" );
    else
        printTree( root );
}

public BinaryNode<AnyType> nthElement(int n){

    return nthElement(n, root);

}

/**
 * Internal method to insert into a subtree.
 * @param x the item to insert.
 * @param t the node that roots the subtree.
 * @return the new root of the subtree.
 */
private BinaryNode<AnyType> insert( AnyType x, BinaryNode<AnyType> t )
{
    if( t == null )
        return new BinaryNode<AnyType>( x, null, null );

    int compareResult = x.compareTo( t.element );

    if( compareResult < 0 )
        t.left = insert( x, t.left );
    else if( compareResult > 0 )
        t.right = insert( x, t.right );
    else
        ;  // Duplicate; do nothing
    return t;
}

/**
 * Internal method to remove from a subtree.
 * @param x the item to remove.
 * @param t the node that roots the subtree.
 * @return the new root of the subtree.
 */
private BinaryNode<AnyType> remove( AnyType x, BinaryNode<AnyType> t )
{
    if( t == null )
        return t;   // Item not found; do nothing

    int compareResult = x.compareTo( t.element );

    if( compareResult < 0 )
        t.left = remove( x, t.left );
    else if( compareResult > 0 )
        t.right = remove( x, t.right );
    else if( t.left != null && t.right != null ) // Two children
    {
        t.element = findMin( t.right ).element;
        t.right = remove( t.element, t.right );
    }
    else
        t = ( t.left != null ) ? t.left : t.right;
    return t;
}

/**
 * Internal method to find the smallest item in a subtree.
 * @param t the node that roots the subtree.
 * @return node containing the smallest item.
 */
private BinaryNode<AnyType> findMin( BinaryNode<AnyType> t )
{
    if( t == null )
        return null;
    else if( t.left == null )
        return t;
    return findMin( t.left );
}

/**
 * Internal method to find the largest item in a subtree.
 * @param t the node that roots the subtree.
 * @return node containing the largest item.
 */
private BinaryNode<AnyType> findMax( BinaryNode<AnyType> t )
{
    if( t != null )
        while( t.right != null )
            t = t.right;

    return t;
}

/**
 * Internal method to find an item in a subtree.
 * @param x is item to search for.
 * @param t the node that roots the subtree.
 * @return node containing the matched item.
 */
private boolean contains( AnyType x, BinaryNode<AnyType> t )
{
    if( t == null )
        return false;

    int compareResult = x.compareTo( t.element );

    if( compareResult < 0 )
        return contains( x, t.left );
    else if( compareResult > 0 )
        return contains( x, t.right );
    else
        return true;    // Match
}

/**
 * Internal method to print a subtree in sorted order.
 * @param t the node that roots the subtree.
 */
private void printTree( BinaryNode<AnyType> t )
{
    if( t != null )
    {
        printTree( t.left );
        System.out.println( t.element );
        printTree( t.right ); 
    }
}

/**
 * Internal method for traversing the tree in-order.
 * @param t the node that roots the subtree.
 * @return 
 */
  private void nthElement(int n, BinaryNode<AnyType> t){

    int i = t.treeSize;
    if(t.left.treeSize == n){
        System.out.println(t.element);
    }else if(t.left.treeSize > n){
        nthElement(n, t.left);
    }else if(t.left.treeSize < n){
        int k = i - t.left.treeSize;
        nthElement(k, t.right);
    }
}

/** 
 * Internal method for finding tree size.
 * @param t the node that roots the subtree.
 * @return the number of nodes.
 */
private int treeSize(BinaryNode<AnyType> t){

    int size = 1;                                      
    if(t.right != null){
        size = size + treeSize(t.right);        
    }
    if(t.left != null){
        size = size + treeSize(t.left);          
    }
    return t.treeSize = size;
} 

/**
 * Internal method to compute height of a subtree.
 * @param t the node that roots the subtree.
 */
private int height( BinaryNode<AnyType> t )
{
    if( t == null )
        return -1;
    else
        return 1 + Math.max( height( t.left ), height( t.right ) );    
}

// Basic node stored in unbalanced binary search trees
private static class BinaryNode<AnyType>
{
        // Constructors
    BinaryNode( AnyType theElement )
    {
        this( theElement, null, null );
    }

    BinaryNode( AnyType theElement, BinaryNode<AnyType> lt, BinaryNode<AnyType> rt )
    {
        element  = theElement;
        left     = lt;
        right    = rt;
    }

    AnyType element;            // The data in the node
    BinaryNode<AnyType> left;   // Left child
    BinaryNode<AnyType> right;  // Right child
}

    // Test program
public static void main( String [ ] args )
{
    BinarySearchTree<Integer> t = new BinarySearchTree<Integer>( );
    final int NUMS = 10;
    final int GAP  = 1;

    System.out.println( "Checking... (no more output means success)" );

    t.insert(55);
    t.insert(40);
    t.insert(35);
    t.insert(60);
    t.insert(70);
    t.insert(80);

    System.out.println("this is tree size: " + t.treeSize());
    int n = t.root.left.treeSize;
    System.out.println(n);
    t.nthElement(3);

}
}

РЕДАКТИРОВАТЬ: я изменил методы nthElement(int n, BinaryNode<AnyType> t) и treeSize(BinaryNode<AnyType t>. Проблема сейчас в том, что я получаю NullPointerException за любое число, которое я ввожу, кроме 2 и 3.


  • Какая именно проблема у вас возникла? 01.04.2013
  • если у вас возникли проблемы с отслеживанием того, сколько узлов вы посетили, попробуйте создать итератор обхода по порядку. Таким образом, итератор предоставит вам узлы в том порядке, в котором вы хотите, а затем вы можете просто выполнить цикл for, чтобы получить n-й пункт. Я считаю, что итератор будет использовать очередь/стек для отслеживания узлов, которые необходимо посетить, и т. д. 01.04.2013
  • Извините, я забыл упомянуть, но нам не разрешено помещать предметы в какие-либо списки. 01.04.2013
  • В каком измерении вы хотите пройти/посчитать? - Breadth-first_search или в глубину? 01.04.2013
  • Для обхода в глубину может быть полезна рекурсивная реализация: traverse( node ) { traverse( leftChild ); traverse( rightChild ); } 01.04.2013
  • Сначала угадай глубину - это то, что я пытался. Используется ли сначала ширина для неупорядоченного обхода? 01.04.2013
  • если вы не можете использовать очередь, вам нужно будет добавить дополнительные параметры, чтобы отслеживать последний узел. Посетите левый дочерний элемент, уменьшающий n, пока вы не получите 0 или левый не равен нулю. в этот момент начните справа .. когда право также равно нулю, вернитесь к последнему узлу, используя параметр, и посмотрите на правые дочерние узлы последних узлов .. каждый раз, когда вы рекурсивно уменьшаете значение n. Поскольку это домашнее задание, я на самом деле не кодировал его... но должно работать 01.04.2013

Ответы:


1

Проблема в том, что вам нужно, чтобы рекурсивная функция возвращала как счетчик, так и узел, или несколько функций. Я сделаю это так, что у вас будут проблемы, если вы сдадите его :)

Object nthElement(int n, BinaryNode t)
{
    // We are on the correct node, return it.
    if(n == 1) // I'll make this 1 based, so passing in 1 returns the first element. 
         return t;

    // Check the left side of the tree.
    if(t.left != null) {
        Object o=nthElement(n-1, t.left);
        // we found the correct node.
        if(o instanceof BinaryNode)
            return o;
        // we didn't find it but let's count the ones we found. (This is the "Trick")
        n=(Integer)o;
    }
    // We have no more children, let's just return our current count.
    if(t.right == null)
        return n;

    // Recurse right
    return(nthElement(n-1, t.right);
}

Это непроверенный код, написанный вручную, и я часто делаю огромные логические ошибки в быстром непроверенном коде, но концепция здравая. Любой достойный учитель, вероятно, не ответит на этот вопрос, поскольку возвращаемое значение имеет два совершенно разных, не связанных между собой типа, и я изменяю параметр, но я хочу оставить вам немного веселья!

При использовании необходимо будет проверить возвращаемое значение, если это экземпляр BinaryNode, отлично, если в дереве недостаточно узлов.

Также просто для удовольствия я думаю, что -(int)nthElement(0, t) подсчитывает количество узлов в дереве.

«Настоящее» рекурсивное решение вернет новый изменяемый объект с BinaryNode и счетчиком. По мере его передачи вы будете изменять счетчик, вычитая 1 для каждого посещенного узла, когда вы нажимаете 0, вы возвращаете объект и извлекаете его "BinaryNode"

01.04.2013

2

Ваш самый простой (но наименее эффективный) метод будет выглядеть примерно так:

// Ignoring the possibility that there may not be n elements in the tree.
int leftSize = treeSize(t.left);
// If the size of the left tree is greater than n then the nth element must be up the left branch.
if ( leftSize >= n ) {
  return nthElement(n-1, t.left);
} else {
  // Otherwise it must be up the right branch.
  return nthElement(n-leftSize, t.right);
}

Однако может быть лучше реализовать Iterator и просто выполнить его n раз.

31.03.2013

3

Это работает нормально для меня. Пройдите по дереву по порядку, сохраняя счет.

    int c = 0;
    public void findNth(int n, IntTree t) {

    if(!IntTree.isEmpty(t)) {
        findNth(n, t.left);
        c++;
        if(c==n)
            System.out.println("The element on position "+n+" is " + IntTree.value(t));
        findNth(n, t.right);

    }
15.03.2014

4

Я был поражен решением этой проблемы в течение двух дней. Я смог напечатать элемент с n-го до последнего. Но возникли трудности с возвратом. Наконец, можно решить, используя приведенный ниже код:

    public class BinarySearchTree {

    Node root;

    public Node findNth(int n){
        if(root == null)
            return null;

        NodeCounter myNode = new NodeCounter();

        findNth(root,n, myNode);
        return myNode.node;
    }


    private void findNth(Node head, int n, NodeCounter nodeObj){

        if(head == null)
            return;

        findNth(head.left, n ,nodeObj);
        nodeObj.counter = nodeObj.counter + 1;
        if(n == nodeObj.counter){
            nodeObj.node = head;
            return;
        }
        if(n > nodeObj.counter)
            findNth(head.right,n,nodeObj);

    }

}

private class NodeCounter{
        Node node;
        int counter = 0;
}
class Node{
    Node left;
    Node right;
    int data;

    public Node getLeft() {
        return left;
    }

    public Node getRight() {
        return right;
    }

}
29.09.2014
Новые материалы

Кластеризация: более глубокий взгляд
Кластеризация — это метод обучения без учителя, в котором мы пытаемся найти группы в наборе данных на основе некоторых известных или неизвестных свойств, которые могут существовать. Независимо от..

Как написать эффективное резюме
Предложения по дизайну и макету, чтобы представить себя профессионально Вам не позвонили на собеседование после того, как вы несколько раз подали заявку на работу своей мечты? У вас может..

Частный метод Python: улучшение инкапсуляции и безопасности
Введение Python — универсальный и мощный язык программирования, известный своей простотой и удобством использования. Одной из ключевых особенностей, отличающих Python от других языков, является..

Как я автоматизирую тестирование с помощью Jest
Шутка для победы, когда дело касается автоматизации тестирования Одной очень важной частью разработки программного обеспечения является автоматизация тестирования, поскольку она создает..

Работа с векторными символическими архитектурами, часть 4 (искусственный интеллект)
Hyperseed: неконтролируемое обучение с векторными символическими архитектурами (arXiv) Автор: Евгений Осипов , Сачин Кахавала , Диланта Хапутантри , Тимал Кемпития , Дасвин Де Сильва ,..

Понимание расстояния Вассерштейна: мощная метрика в машинном обучении
В обширной области машинного обучения часто возникает необходимость сравнивать и измерять различия между распределениями вероятностей. Традиционные метрики расстояния, такие как евклидово..

Обеспечение масштабируемости LLM: облачный анализ с помощью AWS Fargate и Copilot
В динамичной области искусственного интеллекта все большее распространение получают модели больших языков (LLM). Они жизненно важны для различных приложений, таких как интеллектуальные..