Árbol binario de números enteros con métodos complementarios

Lenguaje

Python
Descripción

Implementa la estructura de datos de tipo árbol binario.
Inserta y elimina números enteros al árbol.
Balancea el árbol. Muestra gráficos en preorden, inorden y postorden.
También muestra propiedades del árbol como altura, número de nodos, si está completo y si está balanceado.
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# Este codigo esta programado para la version 2.7.12 en plataforma Linux.

#

# La sintaxis de python es variable en cada version, por lo que no se

# recomienda copiar este codigo ya que es muy probable que no funcione y

# tenga que hacerle ajustes.

import os, random, sys

class Arbol:

    IZQUIERDA = 0

    CENTRO    = 1

    DERECHA   = 2

    def __init__(self, entero):

        self.izq = None

        self.der = None

        self.entero = entero

    @staticmethod

    def insertar (nodo, entero):

        if nodo == None:

            nodo = Arbol(entero)

        elif entero < nodo.entero:

            nodo.izq = Arbol.insertar (nodo.izq, entero)

        else:

            nodo.der = Arbol.insertar (nodo.der, entero)

        return nodo

    @staticmethod

    def quitar (nodo, entero, rotacion = IZQUIERDA):

        if nodo != None:

            if nodo.entero == entero:

                if nodo.izq == None:

                    pivote = nodo.der

                elif nodo.der == None:

                    pivote = nodo.izq

                elif rotacion == Arbol.IZQUIERDA:

                    pivote = nodo.izq

                    while pivote.der != None:

                        pivote = pivote.der

                    pivote.der = nodo.der

                    pivote = nodo.izq

                else:

                    pivote = nodo.der

                    while pivote.izq != None:

                        pivote = pivote.izq

                    pivote.izq = nodo.izq

                    pivote = nodo.der

                nodo = pivote

            elif entero < nodo.entero:

                nodo.izq = Arbol.quitar (nodo.izq, entero, rotacion)

            else:

                nodo.der = Arbol.quitar (nodo.der, entero, rotacion)

        return nodo

    @staticmethod

    def preorden (raiz, nodo):

        if nodo != None:

            pivote = raiz

            hermanos = 0

            direccion = Arbol.CENTRO

            while pivote != nodo:

                sys.stdout.write ((u'\u2502'.encode('utf-8') if hermanos == 2 and direccion == Arbol.IZQUIERDA else ' ') + ' ')

                hermanos = 0

                if pivote.izq != None:

                    hermanos += 1

                if pivote.der != None:

                    hermanos += 1

                if nodo.entero < pivote.entero:

                    pivote = pivote.izq

                    direccion = Arbol.IZQUIERDA

                else:

                    pivote = pivote.der

                    direccion = Arbol.DERECHA

            borde1 = u'\u2500'.encode('utf-8') if direccion == Arbol.CENTRO else (u'\u2514'.encode('utf-8') if hermanos == 1 or direccion == Arbol.DERECHA else u'\u251C'.encode('utf-8'))

            borde2 = u'\u252C'.encode('utf-8') if nodo.izq != None or nodo.der != None else u'\u2500'.encode('utf-8')

            sys.stdout.write (borde1 + u'\u2500'.encode('utf-8') + borde2 + ' ' + repr (nodo.entero) + '\n')

            Arbol.preorden (raiz, nodo.izq)

            Arbol.preorden (raiz, nodo.der)

    @staticmethod

    def inorden (raiz, nodo):

        if nodo != None:

            Arbol.inorden (raiz, nodo.izq)

            pivote = raiz

            direccion = Arbol.CENTRO

            while pivote != nodo:

                if nodo.entero < pivote.entero:

                    sys.stdout.write ((u'\u2502'.encode('utf-8') if direccion == Arbol.DERECHA else ' ') + ' ')

                    pivote = pivote.izq

                    direccion = Arbol.IZQUIERDA

                else:

                    sys.stdout.write ((u'\u2502'.encode('utf-8') if direccion == Arbol.IZQUIERDA else ' ') + ' ')

                    pivote = pivote.der

                    direccion = Arbol.DERECHA

            if direccion == Arbol.IZQUIERDA:

                borde1 = u'\u250C'.encode('utf-8')

            elif direccion == Arbol.CENTRO:

                borde1 = u'\u2500'.encode('utf-8')

            elif direccion == Arbol.DERECHA:

                borde1 = u'\u2514'.encode('utf-8')

            if nodo.izq != None and nodo.der != None:

                borde2 = u'\u253C'.encode('utf-8')

            elif nodo.izq != None:

                borde2 = u'\u2534'.encode('utf-8')

            elif nodo.der != None:

                borde2 = u'\u252C'.encode('utf-8')

            else:

                borde2 = u'\u2500'.encode('utf-8')

            sys.stdout.write (borde1 + u'\u2500'.encode('utf-8') + borde2 + ' ' + repr (nodo.entero) + '\n')

            Arbol.inorden (raiz, nodo.der)

    @staticmethod

    def postorden (raiz, nodo):

        if nodo != None:

            Arbol.postorden (raiz, nodo.izq)

            Arbol.postorden (raiz, nodo.der)

            pivote = raiz

            hermanos = 0

            direccion = Arbol.CENTRO

            while pivote != nodo:

                sys.stdout.write ((u'\u2502'.encode('utf-8') if hermanos == 2 and direccion == Arbol.DERECHA else ' ') + ' ')

                hermanos = 0

                if pivote.izq != None:

                    hermanos += 1

                if pivote.der != None:

                    hermanos += 1

                if nodo.entero < pivote.entero:

                    pivote = pivote.izq

                    direccion = Arbol.IZQUIERDA

                else:

                    pivote = pivote.der

                    direccion = Arbol.DERECHA

            borde1 = u'\u2500'.encode('utf-8') if direccion == Arbol.CENTRO else (u'\u250C'.encode('utf-8') if hermanos==1 or direccion == Arbol.IZQUIERDA else u'\u251C'.encode('utf-8'))

            borde2 = u'\u2534'.encode('utf-8') if nodo.izq!=None or nodo.der!=None else u'\u2500'.encode('utf-8')

            sys.stdout.write (borde1 + u'\u2500'.encode('utf-8') + borde2 + ' ' + repr (nodo.entero) + '\n')

    @staticmethod

    def altura (nodo):

        return 0 if nodo==None else 1 + max (Arbol.altura (nodo.izq), Arbol.altura (nodo.der))

    @staticmethod

    def balancear (nodo):

        if nodo != None:

            nodo.izq = Arbol.balancear (nodo.izq)

            nodo.der = Arbol.balancear (nodo.der)

            diferencia = Arbol.altura (nodo.izq) - Arbol.altura (nodo.der)

            if diferencia > 1 or diferencia < -1:

                entero = nodo.entero

                nodo = Arbol.balancear (Arbol.insertar (Arbol.quitar (nodo, entero, Arbol.DERECHA if diferencia > 1 else Arbol.IZQUIERDA), entero))

        return nodo

    @staticmethod

    def nodos (nodo):

        return 0 if nodo==None else 1 + Arbol.nodos (nodo.izq) + Arbol.nodos (nodo.der)

    @staticmethod

    def completo (nodo):

        return nodo==None or (Arbol.nodos (nodo.izq) == Arbol.nodos (nodo.der) and Arbol.completo (nodo.izq) and Arbol.completo (nodo.der))

    @staticmethod

    def balanceado (nodo):

        if nodo==None:

            return True

        diferencia = Arbol.altura (nodo.izq) - Arbol.altura (nodo.der)

        return diferencia >= -1 and diferencia <= 1 and Arbol.balanceado (nodo.izq) and Arbol.balanceado (nodo.der)

def getch ():

    if os.name == 'posix':

        import sys, tty, termios

        fd = sys.stdin.fileno()

        old_settings = termios.tcgetattr(fd)

        try:

            tty.setraw (sys.stdin.fileno())

            ch = sys.stdin.read(1)

        finally:

            termios.tcsetattr (fd, termios.TCSADRAIN, old_settings)

        return ch

    else:

        import msvcrt, sys

        sys.stdout.flush()

        return msvcrt.getwch()

raiz = None

opcion = '0'

while opcion != '9':

    os.system ('clear' if os.name == 'posix' else 'cls')

    sys.stdout.write (

        u'MEN\u00DA\n'

        u'1.- Insertar entero\n'

        u'2.- Insertar n\u00FAmeros aleatorios\n'

        u'3.- Quitar entero\n'

        u'4.- Listado en preorden\n'

        u'5.- Listado en inorden\n'

        u'6.- Listado en postorden\n'

        u'7.- Balancear\n'

        u'8.- Consultar propiedades\n'

        u'9.- Salir\n\n'

        u'Seleccione una opci\u00F3n: '.encode('utf-8'))

    opcion = '0'

    while opcion < '1' or opcion > '9':

        opcion = getch()

    print (opcion + '\n')

    if raiz == None and opcion != '1' and opcion != '2' and opcion != '8' and opcion != '9':

        print (u'El \u00E1rbol est\u00E1 vac\u00EDo.'.encode('utf-8'))

    elif opcion == '1':

        entero = int (input ('Ingrese el entero a insertar: '))

        raiz = Arbol.insertar (raiz, entero)

        print ('\nEntero agregado correctamente.')

    elif opcion == '2':

        entero = int (input (u'Ingrese la cantidad de n\u00FAmeros a insertar: '.encode('utf-8')))

        for i in range(entero):

            raiz = Arbol.insertar (raiz, random.randint(-1000, 1000))

        print (u'\nN\u00FAmeros agregados correctamente.'.encode('utf-8'))

    elif opcion == '3':

        entero = int (input ('Ingrese el entero a quitar: '))

        raiz = Arbol.quitar (raiz, entero)

        print ('\nEntero borrado correctamente.')

    elif opcion == '4':

        Arbol.preorden  (raiz, raiz)

    elif opcion == '5':

        Arbol.inorden   (raiz, raiz)

    elif opcion == '6':

        Arbol.postorden (raiz, raiz)

    elif opcion == '7':

        raiz = Arbol.balancear (raiz)

        print (u'\u00C1rbol balanceado correctamente.'.encode('utf-8'))

    elif opcion == '8':

        print ('Altura    : ' + repr (Arbol.altura(raiz)))

        print ('Nodos     : ' + repr (Arbol.nodos (raiz)))

        print ('Completo  : ' + ('si' if Arbol.completo  (raiz) else 'no'))

        print ('Balanceado: ' + ('si' if Arbol.balanceado(raiz) else 'no'))

    if opcion != '9':

        print ('')

        os.system ('/bin/bash -c "read -n1 -r -p \'Presione una tecla para continuar . . . \' key"' if os.name == 'posix' else 'pause')