python - 如何迭代这个树/图

Question

我需要迭代树/图并产生特定的输出但遵循一些规则:

     _ d
   /  / \
  b  c  _e
 /     / |
a     f  g

预期的输出应该是(顺序无关):

{'bde', 'bcde', 'abde', 'abcde', 'bdfe', 'bdfge', 'abdfe', ...}

规则是:

1. 树的顶部“bde”(leftmost_root_children+root+rightmost_root_children)应该始终存在
2. 应保留左右顺序，例如不允许组合“cb”或“gf”。
3. 所有路径都遵循从左到右的方向。

我需要找到遵循这些规则的所有路径。不幸的是，我没有 CS 背景，我的脑袋快爆炸了。任何提示都会有所帮助。

编辑:这个结构非常接近地代表了我的树:

class N():
    """Node"""
    def __init__(self, name, lefts, rights):
        self.name = name
        self.lefts = lefts
        self.rights = rights

tree = N('d', [N('b', [N('a', [], [])], []), N('c', [], [])], 
              [N('e', [N('f', [], []), N('g', [], [])], 
                      [])])

或者可能更具可读性:

N('d', lefts =[N('b', lefts=[N('a', [], [])], rights=[]), N('c', [], [])], 
       rights=[N('e', lefts=[N('f', [], []), N('g', [], [])], rights=[])])

Answer 1

所以这可以看作是两个问题的组合。我下面的代码将假定 N 类和 tree 结构已在您的问题陈述中定义。

首先:给定一个像您这样的树结构，您如何生成其节点的有序遍历？这是一个非常简单的问题，所以我将只展示一个简单的递归生成器来解决它:

def inorder(node):
    if not isinstance(node, list):
        node = [node]
    for n in node:
        for left in inorder(getattr(n, 'lefts', [])):
            yield left
        yield n.name
        for right in inorder(getattr(n, 'rights', [])):
            yield right

print list(inorder(tree))
# ['a', 'b', 'c', 'd', 'f', 'g', 'e']

第二:现在我们有了节点的“正确”顺序，接下来我们需要找出所有可能的组合，a) 维持这个顺序，和 b) 包含三个“ anchor ”元素('b'、'd'、'e')。我们可以使用随时可用的 itertools 的一些帮助来完成此操作图书馆。

基本步骤是:

• 确定 anchor 元素并将列表分成四个部分
• 找出每个分区的所有元素组合(即幂集)
• 取所有这些组合的乘积

像这样:

from itertools import chain, combinations
# powerset recipe taken from itertools documentation
def powerset(iterable):
    "powerset([1,2,3]) --> () (1,) (2,) (3,) (1,2) (1,3) (2,3) (1,2,3)"
    s = list(iterable)
    return chain.from_iterable(combinations(s, r) for r in range(len(s)+1))

def traversals(tree):
    left, mid, right = tree.lefts[0].name, tree.name, tree.rights[0].name
    nodes = list(inorder(tree))
    l_i, m_i, r_i = [nodes.index(x) for x in (left, mid, right)]
    parts = nodes[:l_i], nodes[l_i+1:m_i], nodes[m_i+1:r_i], nodes[r_i+1:]
    psets = [powerset(x) for x in parts]
    for p1, p2, p3, p4 in product(*psets):
        yield ''.join(chain(p1, left, p2, mid, p3, right, p4))

print list(traversals(tree))
# ['bde', 'bdfe', 'bdge', 'bdfge', 'bcde', 'bcdfe', 
#  'bcdge', 'bcdfge', 'abde', 'abdfe', 'abdge', 'abdfge', 
#  'abcde', 'abcdfe', 'abcdge', 'abcdfge']