python21.py

#  -*- coding: utf-8 -*-
class Tree:  # これのインスタンスが二分木のノードとなる。
    def __init__(self, label, left=None, right=None):  # インスタンス化のときの第一引数をノードの値に、第二引数を左の枝につながるノードに、第3引数を右の枝につながるノードにする。
        self.label = label  # ノードの値を設定。
        self.left = left  #  左の枝につながるノードを設定。
        self.right = right  # 右の枝につながるノードを設定。
    def __repr__(self):  # repr(このクラスのインスタンス)で呼び出されたときに文字列を返す特殊メソッド。デバッグ画面でもこの戻り値が表示されるのでデバッグ用。
        return self.label  # ノードの値のみ出力する。
def tree_repr(t, indent="    "):  # 根tの二分木を枝付きで出力。
    stack = [t]  # ノードインスタンスをいれるスタックにまず根tを入れる。preorder(行きかけ順)に取得する。
    lst_level = [0]  # stackのノードインスタンスに対応する階層を入れるリスト。
    while stack:  # ノードインスタンスがある間実行。
        node = stack.pop()  # ノードインスタンスを取得。
        level = lst_level.pop()  # ノードインスタンスの階層を取得。
        branch = ""  # このノードインスタンスの枝を入れる変数をクリア。
        if node:  # ノードインスタンスがあるとき。
            if level > 1:  # 階層が2以上のときのみ。
                for i in range(1, level):  # 1階層から一つしたの階層までについて。
                    if i in lst_level and stack[lst_level.index(i)].label:  # 値があるノードが同じ階層にスタックにあるとき。
                        branch += "│  "  # 縦枝を取得。
                    else:  # 同じ階層のノードインスタンスがスタックにないとき。
                        branch += indent  # 枝なし空白を取得。
            if level > 0:  # 1階層以上のときのみ。
                if node.label:  # 値のあるノードのとき。
                    if level in lst_level and stack[lst_level.index(level)].label:  # 値があるノードが同じ階層にスタックにあるとき。
                        branch += "├─"  # 同じ階層に続く枝を取得。
                    else:
                        branch += "└─"  # この階層で終わる枝を取得。
            print(branch + node.label)  # 枝とノードの値を出力。
            stack.extend([node.right, node.left])  # 次の階層のノードインスタンスをスタックに取得。
            lst_level.extend([level + 1, level + 1])  # スタックに追加したノードインスタンスの階層を取得。
def tree(lst):  # 引数のリストから二分木を作成する関数。
    node = list()  # ノードインスタンスを収納するスタック。
    node_level = list()  # ノードインスタンスの二分木での階層を保存するスタック。
    if len(lst) > 3:
        i = len(lst) // 2  # ノードの値にする要素番号を取得。
        stack = [lst[i], lst[i+1:], lst[:i]]  # スタックに初期値を入力。初期値; ノードの値、左のノードとなる値のリスト、右のノードとなる値のリスト。
        level = [0, 1, 1]  # stackの要素のリスとの二分木での階層を保存するスタック。
    else:  # リストの要素が3個以下のときはまとめて処理する。
        stack = [lst]
        level = [0]
    while stack:  # ノードの値となる要素をもったリストがある間。
        lst = stack.pop()  # リストを取り出す。
        if len(lst) > 3:  # リストの要素が3以上あるとき。
            i = len(lst) // 2  # ノードの値にする要素番号を取得。
            stack.extend([lst[i], lst[i+1:], lst[:i]])  # ノードの値、左のノードとなる値のリスト、右のノードとなる値のリスト,をスタックに新たに追加。
            n = level[-1]+1  # 階層を1つ加えるて、階層スタックに追加する。
            level.extend([n, n])
        elif len(lst) == 1:  # リストの要素が一つだけのとき。
            if len(node_level) > 1 and node_level[-1] == node_level[-2]:  # ノードインスタンスが複数あり、かつ階層が同一のとき。
                    left = node.pop()  # 左の枝につながるノードを得る。
                    right = node.pop()  # 右の枝につながるノードを得る。
                    node.append(Tree(lst[0], right, left))  # リストの要素を値とするノードインスタンスを生成して、ノードインスタンス用のスタックに追加。
                    node_level.pop()  # ノードを二つ消費したのでノードの階層のスタックの要素を一つ破棄。
                    node_level[-1] -= 1  # 新たに生成したノードインスタンスの階層を設定。ノードを結合したノードの階層は一つ根に近づく。
                    level.pop()  # リストのスタックも要素を一つ消費したので階層のスタックを一つ破棄する。
            else:  # ノードインスタンスがないときは枝のないノードにする。
                node.append(Tree(lst[0]))
                node_level.append(level.pop())  # リストの階層からノードの階層を取得。
        elif lst:  # リストの要素が2個か3個のときはすべてノードにしてしまう。
            i = len(lst) // 2  # ノードの値にする要素番号を取得。
            node.append(Tree(lst[i], Tree(lst[:i]), Tree(lst[i+1:])))  # i番目の要素をノードの値、i-1番目の要素を右のノードの値、i+1番目の要素の値を左のノードの値にする。左右のノードより深い階層のノードは存在しない。
            node_level.append(level.pop())  # リストの階層からノードの階層を取得。
    return node[0]  # 最後にスタックに残ったノードが根となるのでそれを返す。
t = tree("ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ")  # 引数のリストから二分木を生成してその根をtに取得。
tree_repr(t)  # 根tについてpreorder(行きかけ順)に出力。