Java如何实现树的同构?

树的同构

备忘!定义:给定两棵树r1、r2,如果r1可以通过若干次的左子树和右子树互换,使之与r2完全相同,这说明两者同构。

举例

树的构造

树可以由数组或链表来构造:举例:上图左上角的树通过数组可表示为

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 A B C D E G – – – F – H –

该方式浪费了部分空间,但适合表示完全二叉树

链表方式则比较直观

除上述两种方式外,还可以采用“类数组”的方式

public static class Node{        String data;        int left;        int right;         }

举例:上图左上角的树可表示为

数组索引 data left right 0 A 1 2 1 B 3 4 2 C 6 – 3 D – – 4 E 5 – 5 F – – 6 G 7 – 7 H – –

本文的树结构使用了第三种方式

终端输入:

A,1,2B,3,-C,-,-D,-,-A,2,1B,3,-C,-,-D,-,-

public class TongGou {    private Scanner scanner;    public TongGou(){        scanner = new Scanner(System.in);    }    //树结构    public static class Node{        String data;        int left;        int right;    }    /**     * 创建树     * @param nodes     * @return     */    public int createTree(Node[] nodes){        int N = nodes.length;        int root = -1;        int[] check = new int[N];        Arrays.fill(check,0);  //初始化为0        for (int i=0;i<N;i++){            //输入格式  data,left,right            String next = scanner.next();            String[] inputList = next!=null?next.split(","):null;            if(inputList!=null&&inputList.length==3){                nodes[i] = new Node();                int  left = "-".equals(inputList[1])?-1:Integer.parseInt(inputList[1]);                int  right = "-".equals(inputList[2])?-1:Integer.parseInt(inputList[2]);                nodes[i].data = inputList[0];                nodes[i].left = left;                nodes[i].right = right;                if(left>0) {                    check[left] = 1;                }                if(right>0){                    check[right] = 1;                }            }        }        for(int i=0;i<check.length;i++){            if(check[i]==0&&nodes[i].data!=null){                root = i;                break;            }        }        return root;    }    /**     * 判断同构     * @param r1     * @param r2     * @return     */    public boolean isomorphic(int r1,int r2,Node[] t1,Node[] t2){        //须注意不要漏掉逻辑!                //两个根节点均为null,必同构        if ((r1 == -1) && (r2 == -1)) {            return true;        }        //一个非空 另一个空,必不同构        if(((r1==-1)&&(r2!=-1))||((r1!=-1)&&(r2==-1))){            return false;        }        //两个节点非空 但值不同,必不同构        if(!t1[r1].data.equals(t2[r2].data)){            return false;        }        //两根节点的左孩子为空条件下,则须判断两根节点的右子树是否同构        if(t1[r1].left==-1&&t2[r2].left==-1){            return isomorphic(t1[r1].right,t2[r2].right,t1,t2);        }        //两根节点的左孩子不为空且左孩子的值也相同,须判断两根节点的左子树是否同构以及两根节点的右子树是否同构        //如果左右子树均同构,则整棵树同构        if((t1[r1].left!=-1&&t2[r2].left!=-1)&&(t1[t1[r1].left].data.equals(t2[t2[r2].left].data))){            return isomorphic(t1[r1].left,t2[r2].left,t1,t2)&&isomorphic(t1[r1].right,t2[r2].right,t1,t2);        }else{            //分两种情况解释:            //1、两根节点的左孩子不为空,但左孩子的值不同            //例如:t1[r1.left].data!=t2[r2.left].data。但有t1[r1.left].data==t2[r2.right].data、t1[r1.right].data==t2[r2.left].data            //即有可能r1的左子树与r2的右子树同构、r1的右子树与r2的左子树同构            //故须判断r1的左子树是否与r2的右子树同构,以及r1的右子树是否与r2的左子树同构            //2、两根节点的左孩子一个为空,一个不为空            //例如:r1.left==-1、r2.left!=-1,如果r2.right==-1,显然r1的左子树与r2的右子树同构,此时则有可能r1的右子树与r2的左子树同构            //故须判断r1的左子树是否与r2的右子树同构,以及r1的右子树是否与r2的左子树同构            return isomorphic(t1[r1].left,t2[r2].right,t1,t2)&&isomorphic(t1[r1].right,t2[r2].left,t1,t2);        }    }    public static void main(String[] args) {        TongGou tongGou = new TongGou();        Node[] nodes = new Node[4];        Node[] nodes1 = new Node[4];        int tree1 = tongGou.createTree(nodes);        System.out.println();        int tree2 = tongGou.createTree(nodes1);        boolean isomorphic = tongGou.isomorphic(tree1, tree2, nodes, nodes1);        System.out.println(isomorphic);    }}

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