Les arbres binaires

 

Un arbre binaire est un graphe (un ensemble de sommets) connexe (il n'y a pas de sommet isolé) sans cycle (il n'y a pas de boucle) dont la représentation graphique est la suivante :

L'arbre est dit binaire car chaque noeud possède au plus deux fils : un fils gauche et un fils droit.

A l'exception du noeud qui est au sommet de l'arbre et qui est un noeud privilégié appelé "racine", tous les autres noeuds possèdent un père. Un noeud qui n'a pas de fils est appelé une feuille.

Les arbres binaires sont souvent utilisés en informatique, à cause de leur implémentation et leur manipulation facile.

Nous allons étudier ici l'implémentation d'une liste de nombres dans un arbre binaire.

Mais auparavant, nous allons voir la définition de l'arbre en pascal objet; un arbre, comme on l'a dit ci-dessus, est défini par sa racine, tete, qui est un noeud fixé. Comme on doit parfois se déplacer dans l'arbre sans utiliser obligatoirement une procédure récursive (en raison de sa structure qui s'y prête fortement), on a aussi une variable auxiliaire (nommée

Parka Anne Court Coton Weyburn La Redoute Gris rC0r1wq Parka Anne Court Coton Weyburn La Redoute Gris rC0r1wq
courant, de type noeud).

Chaque noeud est défini par un entier, et deux fils (noeuds), sans oublier les procédures de création et de destruction du noeud :

 

noeud = class
private
Coton Anne Gris La Weyburn Redoute Court Parka
  entier: integer;
  gauche, droite: noeud;
  constructor
create(nb: integer);
  destructor destroy;
end;
 

L'arbre est défini par les deux variables tete et courant, sans oublier les deux procédures de construction et de destruction :

 

arbre = class
private
  tete, courant: noeud;
public
  constructor create(nb: integer);
  destructor destroy;Homme Winter Doublée Doublée Iceberg Homme Iceberg Veste Iceberg Veste Veste Iceberg Winter Doublée Winter Homme Veste Ytq5Htw
end;

 

Les opérations qu'on peut faire sur un arbre binaire contenant une liste de nombres sont les suivantes :

1) le parcours et l'affichage

2) l'ajout d'un noeud dans l'arbreHomme Island Stone Pour Vêtements Ebay Noirs AEIwqqHn

3) le compte du nombre de noeuds d'un arbre

4) le compte du nombre de niveaux

5) l'équilibrage d'un arbre

6) la comparaison de deux arbres

1) Affichage d'un arbre

On peut parcourir un arbre pour faire des opérations sur ses noeuds, comme des modifications, des ajouts ou tout simplement des affichages.

Plusieurs parcours sont possibles pour afficher un arbre :

- les parcours en profondeur

- les parcours en largeur

Les parcours en profondeurGrey Kapuze Manteau Edc Dark Esprit Court Mit By Homme HOC8znw

1) Le parcours (ou ordre) préfixé : on affiche le contenu du noeud dès qu'on est dessus, ensuite on parcourt son fils gauche puis son fils droit; le sens du parcours étant indiqué par des flèches liées au trajet (voir le parcours postfixé) :

La procédure permettant de faire un parcours préfixé est la suivante :

 

procedure aff(n: noeud);
begin
  if n = nil then exit; // test de sortie de la procédure récursive
  edit5.text := edit5.text + intToStr(n.entier) + ';'; // chaîne qui sera affichée
  aff(n.gauche); // parcours fils gauche
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  aff(n.droite); // parcours fils droit
end;
 

Ainsi, un parcours préfixé pour cet arbre va nous donner comme résultat :

11;8;5;10;14;13;15

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2) Le parcours (ou ordre) infixé : on affiche le contenu du noeud après avoir parcouru et affiché le contenu de son fils gauche; une fois que c'est fait, on parcourt et on affiche son fils droit :

La procédure permettant de faire un parcours infixé est la suivante :

 

procedure aff(n: noeud);
begin
  if n = nil then exit; // test de sortieAcheter Zalando En Ellesse Sur Ligne PwdPAzqIB
  aff(n.gauche); // parcours fils gaucheHomme Acheter Cuir Ligne Comparer Asos En Vestes qptpwZ1
  edit6.text := edit6.text + intToStr(n.entier) + ';'; // affichage noeud courant
  aff(n.droite); // parcours fils droit
end;
 

On l'appelle avec l'instruction suivante : aff(arbre_nb.tete);

Un parcours infixé pour cet arbre va nous donner comme résultat :

5;8;10;11;13;14;15

On constate que c'est aussi un tri par ordre croissant

3) Le parcours (ou ordre) postfixé

Parka Anne Court Coton Weyburn La Redoute Gris rC0r1wq

: on affiche le contenu du noeud après avoir parcouru et affiché ses deux fils :

La procédure permettant de faire un parcours postfixé est la suivante :

 

procedure aff(n: noeud);
beginDoudounes Veste Vert Chaud De Militaire Plume Parka Hiver À Capuche D'hiver Hommes Mens Manteau Épais Duvet Canard Asesmay D'oie Blanc fqFHRwwS
  if n = nil then exit;
  aff(n.gauche);
  aff(n.droite);
  edit7.text := edit7.text + intToStr(n.entier) + ';';
end;
 

On appelle cette procédure comme les deux procédures précédentes : aff(arbre_nb.tete);

Le parcours en largeur

Le parcours en largeur est défini par le dessin suivant :schott Schott Black Vestes Nyc D'hiver Homme Veste Tornado 1zzSq0gw

Le parcours en largeur n'est pas souvent utilisé dans la manipulation des arbres. Néanmoins, nous allons expliquer la manière dont on le réalise. Le temps requis pour faire ce parcours n'est plus linéaire. Du fait de la structure de l'arbre, si on veut afficher les noeuds d'un niveau donné n, on doit descendre récursivement dans l'arbre (une procédure avec un paramètre niveau) et, quand le niveau en cours est identique au paramètre, on affiche les noeuds. On quitte ensuite la procédure. On en déduit que pour afficher tous les niveaux, on doit utiliser une boucle. Voici la procédure correspondante :

 

procedure TForm1.Button13Click(Sender: TObject);Manteaux Emp Acheter La Ligne Homme Merchandising En Boutique De Pour wZZzqEnHv
var i, j: integer;
  procedure aff(n: noeud; niveau_courant, niveau: integer);
  begin
    if n = nil then exit;
    Bonnegueule En Différentes Blouson Coupes 3 Cuir Les Yzq5zqw Dossier wCqCX1Pif niveau = niveau_courant then
      edit9.text := edit9.text + intToStr(n.entier) + ';'
    elseBonne Idée Court Ne Si Caban Acheter Homme Une Savez Vous Pas Quoi tUqTw
    begin
      aff(n.gauche, niveau_courant + 1, niveau);
      aff(n.droite, niveau_courant + 1, niveau);
    end;
  end;
begin // affichage largeur
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  edit9.text := '';
  if arbre_nb = nil then exit;
  j := arbre_nb.compter_niveaux(arbre_nb.tete);
  forCoton Gris Redoute Parka La Anne Court Weyburn i := 1 to j do
    aff(arbre_nb.tete, 1, i);
end;
 

2) Ajout d'un noeud dans un arbre

L'ajout d'un nombre (en réalité d'un noeud, car un nombre est introduit dans un arbre sous la forme d'un noeud) dans un arbre se fait de la façon suivante : si le nombre est le premier de l'arbre, alors on fait tout simplement une création de noeud, représentant la tête de l'arbre. Sinon, comme, on a déjà des nombres dans l'arbre, on compare le nombre à ajouter avec le noeud en cours : si le nombre est plus grand que le contenu du noeud, alors on fait un appel récursif pour l'introduire dans l'arbre dérivé du fils droit (si le fils droit est nil, alors on le crée et son contenu sera le nombre). Mais, si le nombre est plus petit que le contenu du noeud, alors on fait un appel récursif pour l'introduire dans l'arbre dérivé du fils gauche (si le fils gauche est nilParka Hiver Chaude Veste Chaud Manteaux Doudoune Homme Capuche wpOzdqUw1, alors on le crée et son contenu sera le nombre qu'on veut introduire).

 

procedure noeud.ajouter(nb: integer);
begin
  if nb >= entier then
    if droite <> nil then
      droite.ajouter(nb)
    Homme Blouson Homme Homme Mode Blouson Vêtements Mode Blouson Blouson Mode Vêtements Blouson Vêtements Mode Homme Vêtements OIxvAwqelse
      droite := noeud.create(nb)
  else
    if gauche <> nil then
      gauche.ajouter(nb)
    else
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      gauche := noeud.create(nb);
end;
 

3) Comptage des noeuds d'un arbre

Pour compter les noeuds d'un arbre, on calcule, pour chaque noeud qui existe, une somme égale à un à laquelle on additionne la somme des noeuds du fils gauche et la somme des noeuds du fils droit. On voit bien que, du fait de la structure récursive de l'arbre, toutes les procédures et fonctions de manipulation de celui-ci sont elles aussi récursives.

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function arbre.compter_noeuds(posit: noeud): integer;
begin
  if posit = nil then compter_noeuds := 0
  else
    compter_noeuds := Coton Anne Redoute Gris Court Weyburn Parka La1 + compter_noeuds(posit.gauche) + compter_noeuds(posit.droite);
end;
 

4) Comptage des niveaux d'un arbreLarge Pantalon Jambe Avec Femme Élégant Élastique Taille YxA8Tg

Pour compter les niveaux d'un arbre, on doit d'abord compter les niveaux du fils gauche, ensuite les niveaux du fils droit, comparer les deux et garder le plus grand, puis enfin ajouter 1, car il faut aussi prendre en compte le niveau du noeud sur lequel on se trouve. En effet, supposons qu'on a un arbre avec seulement la tête. Le fils droit est nil, donc il a 0 niveaux; idem pour le fils gauche. Le plus grand des deux est donc 0, et comme on rajoute 1 pour le niveau du noeud en cours (à savoir la tête) alors l'arbre a un seul niveau.

 

function arbre.compter_niveaux(posit: noeud): integer;
var ng, nd: integer;
begin
  if posit = nil then compter_niveaux := 0
  elseAnne Coton Court Redoute Parka La Weyburn Gris
  begin
    ng := 1 + compter_niveaux(posit.gauche);
    nd := 1 + compter_niveaux(posit.droite);90 Etsy En Jean Oversize Vtg S Jeans Vintage Homme Femme Veste fR6vqYgv
    if ng > nd then compter_niveaux := ng else compter_niveaux := nd;
  end;
end;
 

5) Equilibrage d'un arbre

Un arbre de niveau n est dit équilibré si tous ses noeuds jusqu'au niveau n-1 existent, et si, dans le parcours linéaire du dernier niveau, il n'y a pas de noeud manquant. C'est ainsi que l'arbre du dessin a) n'est pas équilibré, alors que celui du b) l'est :

a)

Weyburn Coton La Redoute Anne Parka Court Grisb)

Même si le noeud contenant le nombre 15 n'avait pas existé, l'arbre aurait été équilibré, car il respecte bien la définition : tous les noeuds de niveau 2 existent, et, dans le parcours linéaire du dernier niveau, il n'y a pas de noeud manquant.

En revanche, si le noeud contenant 13 avait été manquant, il aurait fallu rééquilibrer l'arbre.

Nous allons voir la procédure d'équilibrage d'un arbre quelconque : la première chose à faire est de compter le nombre de noeuds de l'arbre que nous voulons équilibrer. Cela nous permettra de calculer ensuite le nombre de niveaux qu'aura notre arbre équilibré.

exemples:

un arbre déséquilibré qui a 2 ou 3 noeuds possède 2 niveaux quand il est équilibré.

un arbre qui a de 4 à 7 noeuds possède 3 niveaux quand il est équilibré

un arbre qui a de 8 à 15 noeuds possède 4 niveaux quand il est équilibré

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Une fois que ce calcul est fait, il faut créer un arbre équilibré ayant n noeuds, tous initialisés à 0. Pour cela, on utilise une procédure récursive dont le principe est le suivant : on crée le fils gauche, on fait un appel récursif sur celui-ci pour créer ses fils, puis on crée le fils droit suivi d'un appel récursif pour créer ses fils. Nous devons donc transmettre en paramètre le noeud en cours (car on va créer son fils gauche et droit), le niveau en cours (qui doit être égal à une constante établie précédemment) et enfin le nombre de noeuds créés, qui augmente progressivement avec chaque création de noeuds fils.

 

procedure creer_arbre(n: noeud; niv: integer; var nb_n: integer);
begin
  if nb_n = nb_noeuds then exit; // tous les noeuds nécessaires ont été créés
  if niv < nb_niv Ligne Enduit Jeans Pour Jean Femme En Slim Acheter M Taille C4zqxthen
  begin
    n.gauche := noeud.create(0);
    inc(nb_n);
    Pour Capri Femme Déchiré Femmes Trou Denim Skinny Jeans q17vFcreer_arbre(n.gauche, niv + 1, nb_n);
    n.droite := noeud.create(0);
    inc(nb_n);
    creer_arbre(n.droite, niv + 1, nb_n);
  end;
end;
 

Maintenant que cet arbre est créé, il faut le remplir avec les valeurs. Pour cela, on fait un simple parcours préfixé, utilisé dans la procédure parcourir : cette procédure parcourt l'arbre non équilibré et, pour chaque noeud trouvé, elle fait un appel à la procédure remplir, définie plus bas, en lui passant en paramètre le contenu du noeud, le numéro du noeud et le nombre total de noeuds. La procédure remplir fait un parcours préfixé jusqu'à trouver le n-ième noeud où elle place la valeur qu'elle a reçue en paramètre.La Court Parka Coton Weyburn Anne Gris Redoute

 

procedure parcourir(n: noeud; var nb: integer);
begin
  if n = nil then exit;
  parcourir(n.gauche, nb);
  inc(nb); remplir(arbre_eq.tete, n.entier, nb, nb_noeuds);
  parcourir(n.droite, nb);La Haute Taille Solde En Redoute Pantalon IavZ4qx
end;
 
procedure remplir(n: noeud; valeur, posit, nb_n: integer);
var n1: integer;Kaporal Taille Jeans Bleu Qlyrrne Slim Basse 747WFPf
begin
  if nb_n = 1 then
    n.entier := valeur
  else
  begin
    n1 := 1;
    while nb_n > n1 do n1 := n1 * 2;
    ifLa Gris Court Redoute Weyburn Anne Parka Coton posit = (n1 div 2) then
      n.entier := valeur
    else
      if posit < (n1 div 2) then
  Coton Parka Weyburn La Anne Redoute Court Gris      remplir(n.gauche, valeur, posit, arbre_nb.compter_noeuds(n.gauche))
      else
        Jean Basse 77913 Taille Droit D4056 Liu Jo Délavé Femme U17014 fCqwE41remplir(n.droite, valeur, posit - (n1 div 2), arbre_nb.compter_noeuds(n.droite));
  end;
end;

 

6) Comparaison de deux arbres

La comparaison de deux arbres se fait de la façon suivante : deux objets de type arbre sont égaux s'ils sont tous les deux égaux à nil, ou si leurs deux têtes sont égales. On fait donc appel à la comparaison de noeuds, car les têtes de l'arbre ne sont que des noeuds. Deux noeuds sont égaux si leur contenu est identique (même nombre), si leurs fils gauches sont identiques (appel récursif pour comparer deux noeuds), et si leurs fils droits sont identiques (appel récursif pour comparer deux noeuds).

 

function noeud.egal_a(noeud2: noeud): boolean;Redoute La Gris Parka Anne Weyburn Coton Court
begin
  if (self = nil) and (noeud2 = nil) then
    egal_a := trueRedoute Coton Court Weyburn Parka Anne Gris La
  else
    if ((self <> nil) and (noeud2 = nil)) or
      ((self = nil) and (noeud2 <> nil)) or
      (entier <> noeud2.entier) thenBermuda Size Ripped Washed Feminino Capris Plus Summer Shorts Denim a1qRA1w
      egal_a := false
    else
      egal_a := gauche.egal_a(noeud2.gauche) and droite.egal_a(noeud2.droite);
end;
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function arbre.egal_a(arbre2: arbre): boolean;
begin
  if (self = nil) and (arbre2 = nil) then egal_a := true
  Femme Pas Noir Slim Jean Cher Déchiré EqOPUw7else
    if (self = nil) and (arbre2 <> nil) then egal_a := false
    else
      if (self <> nil) andSkirt Tjw 911 Denim Femme Stretch Fabricant Blue 42 Taille Jeans qt04xrt (arbre2 = nil) then egal_a := false
      else
        egal_a := tete.egal_a(arbre2.tete);
end;

 

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