js(JavaScript)数据结构之树（Tree）

本文主要是介绍js(JavaScript)数据结构之树（Tree），希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

什么是数据结构？

下面是维基百科的解释：

数据结构是计算机存储、组织数据的方式。数据结构意味着接口或封装：一个数据结构可被视为两个函数之间的接口，或者是由数据类型联合组成的存储内容的访问方法封装。

我们每天的编码中都会用到数据结构，下面是常见的数据结构：

数组（Array）
栈（Stack）
队列（Queue）
链表（Linked List）
散列表（Hash）
字典
树（Tree）
图（Graph）
堆（Heap）

树（Tree）

树（Tree）是一种常见的数据结构，由节点（Node）和边（Edge）组成。树的节点通过边连接，形成层次结构。树的一个节点可以有多个子节点，但只有一个父节点（除了根节点）。树的一个重要特点是没有环，即任意两个节点之间都有唯一的路径。

在树结构中，有一种特殊的树叫做二叉树。二叉树中，每个节点最多有两个子节点，一个是左节点，一个是右节点。这种设计的好处是我们可以通过限制每个节点的子节点个数为2，编写出高效的程序来进行插入、查找和删除数据操作。

二叉查找树（BST）是二叉树的一种，它有一个很聪明的性质：相对较小的值保存在左节点中，而较大的值保存在右节点中。这个性质使得在BST中进行查找操作非常高效，因为我们可以根据数值的大小迅速确定搜索方向。

举个例子，想象一个BST表示数字。根节点是一个中等大小的数字，比如50。如果我们要找的数字是30，由于30比50小，我们知道它应该在左节点。然后，如果我们要找的是60，因为60比50大，我们知道它应该在右节点。这样，我们可以在树中快速定位目标。

BST不仅适用于数值，还可以用于存储其他类型的数据，比如单词和字符串。这种树结构在计算机科学中被广泛应用，为数据的快速检索和操作提供了便利。

以下是一个使用 JavaScript 实现树的案例，演示了如何创建一个树、添加节点、遍历节点以及查找节点的功能：

HTML 代码：

<!DOCTYPE html>
<html lang="en"><head><meta charset="UTF-8"><title>JavaScript实现树的案例</title>
</head><body><button onclick="addRoot()">添加根节点</button><button onclick="addChild()">添加子节点</button><button onclick="traversePreorder()">先序遍历树</button><button onclick="traverseInorder()">中序遍历树</button><button onclick="traversePostorder()">后序遍历树</button><br><br><label for="findInput">查找节点: </label><input type="text" id="findInput" placeholder="请输入"><button onclick="findNode()">查找节点</button><br><br><label for="result">结果: </label><span id="result"></span><script src="tree.js"></script>
</body></html>

JavaScript 代码：

// 定义树节点类
function TreeNode(value) {this.value = value;this.children = []; // 子节点数组
}// 定义树类
function Tree() {this.root = null; // 树的根节点// 添加根节点this.addRoot = function (value) {this.root = new TreeNode(value);};// 添加子节点this.addChild = function (parent, value) {var newNode = new TreeNode(value);parent.children.push(newNode);};// 先序遍历this.traversePreorder = function (node) {if (!node) return;console.log(node.value);for (var i = 0; i < node.children.length; i++) {this.traversePreorder(node.children[i]);}};// 中序遍历this.traverseInorder = function (node) {if (!node) return;for (var i = 0; i < node.children.length; i++) {this.traverseInorder(node.children[i]);}console.log(node.value);};// 后序遍历this.traversePostorder = function (node) {if (!node) return;for (var i = 0; i < node.children.length; i++) {this.traversePostorder(node.children[i]);}console.log(node.value);};// 查找节点this.findNode = function (node, value) {if (!node) return null;if (node.value === value) return node;for (var i = 0; i < node.children.length; i++) {var foundNode = this.findNode(node.children[i], value);if (foundNode) return foundNode;}return null;};
}// 创建一个树实例
var tree = new Tree();// 添加根节点
function addRoot() {var value = prompt("输入父值");tree.addRoot(value);console.log(tree.root);
}// 添加子节点
function addChild() {var parentValue = prompt("输入父值");var parent = tree.findNode(tree.root, parentValue);if (parent) {var value = prompt("输入子值");tree.addChild(parent, value);console.log(tree.root);} else {alert("找不到父节点");}
}// 先序遍历树
function traversePreorder() {if (tree.root) {tree.traversePreorder(tree.root);} else {console.log("树是空的");}
}// 中序遍历树
function traverseInorder() {if (tree.root) {tree.traverseInorder(tree.root);} else {console.log("树是空的");}
}// 后序遍历树
function traversePostorder() {if (tree.root) {tree.traversePostorder(tree.root);} else {console.log("树是空的");}
}// 查找节点
function findNode() {var value = document.getElementById("findInput").value;var foundNode = tree.findNode(tree.root, value);var resultSpan = document.getElementById("result");if (foundNode) {resultSpan.textContent = "找到节点: " + foundNode.value;} else {resultSpan.textContent = "未找到节点";}
}

这段代码是一个简单的实现树（Tree）数据结构的案例，通过 HTML 和 JavaScript 实现了创建树、添加节点、遍历节点以及查找节点的功能。下面是对代码的详细说明：

HTML 结构：
- 包含了几个按钮，分别用于添加根节点、添加子节点、先序遍历、中序遍历、后序遍历以及查找节点的操作。
- 有一个输入框用于输入查找节点的值。
- 一个用于显示查找结果的 <span> 元素。
JavaScript 部分：
- 树节点类 TreeNode： 用于表示树中的节点，每个节点有一个值和一个子节点数组。
- 树类 Tree： 包含了以下功能：
  - addRoot(value): 添加根节点的方法。
  - addChild(parent, value): 添加子节点的方法。
  - traversePreorder(node): 先序遍历树的方法。
  - traverseInorder(node): 中序遍历树的方法。
  - traversePostorder(node): 后序遍历树的方法。
  - findNode(node, value): 查找节点的方法。
- 树实例 tree： 在代码最底部创建了一个树的实例。
- 按钮点击事件处理函数：
  - addRoot(): 弹出对话框输入根节点的值，然后调用 addRoot 方法添加根节点。
  - addChild(): 弹出对话框输入父节点的值，查找该节点并弹出对话框输入子节点的值，然后调用 addChild 方法添加子节点。
  - traversePreorder(), traverseInorder(), traversePostorder(): 分别执行先序、中序、后序遍历。
  - findNode(): 从输入框获取查找值，调用 findNode 方法查找节点，并在页面上显示查找结果。
关键思路：
- 树节点类和树类的设计使得可以轻松地表示树结构，并通过树类的方法实现了对树的基本操作。
- 使用递归实现了树的遍历，包括先序、中序、后序遍历。
- 查找节点的功能也是通过递归实现，遍历树的每个节点，当找到匹配值时返回节点。