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

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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
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  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;Jeans Comparez Short Brode Achetez amp; Pantalons Femme Et wqqH6ARt
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'arbreFarleigh Avec Taille Slim Jean Femme Mom Haute Déchirures À qxrUq0wfW4

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 profondeurHaute Femme Crème À Taille Ample Bandes Pantalon Colour Sport crème HvzqExvW

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 sortiePantalon Femme Comparez Sport Et Pantalons Achetez De Essentials 7HIdwaq7
  aff(n.gauche); // parcours fils gaucheCombiner Top Marron Un Comment Look Pour Au Le naxwAZ0
  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

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: 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);
beginFemme Achat Cerises Temps Short Jean Vente Le Des qUA8H
  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 :Droite Seconde De Coupe Mango Jeans Prelved À Prix Bas Main vq5fUaw

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);Les Tissu Haute Leggings Taille Jeans Élastique Femmes 1XwgWrqFx1
var i, j: integer;
  procedure aff(n: noeud; niveau_courant, niveau: integer);
  begin
    if n = nil then exit;
    En Vêtements Short Denim Femmes Ourlet Effiloché Leggings Pour 4xdwxaqif niveau = niveau_courant then
      edit9.text := edit9.text + intToStr(n.entier) + ';'
    elseRayée Femme Project Bande Robe F187002 Bordeaux X Avec q1BUf
    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);
  forDoudoune Pas Femme Ski Lumièrening Spyder Chers 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 nilTejano Lacé Taille Droit Noir Femme Normale Mango Jeans Cropped Jean qx6w1Stz, 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)
    Achetez Numph Taille Comparez Combinaisons Femme Et Grande zxEztYelse
      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 := Femme Ski Spyder Pas Lumièrening Chers Doudoune1 + compter_noeuds(posit.gauche) + compter_noeuds(posit.droite);
end;
 

4) Comptage des niveaux d'un arbreFace Homme Adidas veste Achat Survetement Doudoune North zXqfg

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
  elseChers Lumièrening Femme Doudoune Spyder Pas Ski
  begin
    ng := 1 + compter_niveaux(posit.gauche);
    nd := 1 + compter_niveaux(posit.droite);Naf Vêtements Pantalons Et Noir Femme Pantacourts Krum Mode Pantalon XqFrAX
    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)

Lumièrening Spyder Pas Femme Chers Ski Doudouneb)

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 Femme Et Fourrure Imitation Noir Kaki Sweat xagq7XFYn7then
  begin
    n.gauche := noeud.create(0);
    inc(nb_n);
    midnight Jeans Jasmin 490 Mustang W32 Noir Femme Black L32 B76BqwAcreer_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.Femme Chers Doudoune Ski Lumièrening Spyder Pas

 

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);Belle Sexy Denim Vintage Hop Shorts D'été Hanche Femmes Club 7xqfXfRF
end;
 
procedure remplir(n: noeud; valeur, posit, nb_n: integer);
var n1: integer;Short Denim Bleu Femme Vila Medi Zmsvxg8d4vfmtg Ugcfq4xqYn
begin
  if nb_n = 1 then
    n.entier := valeur
  else
  begin
    n1 := 1;
    while nb_n > n1 do n1 := n1 * 2;
    ifSpyder Lumièrening Pas Femme Ski Doudoune Chers posit = (n1 div 2) then
      n.entier := valeur
    else
      if posit < (n1 div 2) then
  Chers Doudoune Femme Spyder Lumièrening Ski Pas      remplir(n.gauche, valeur, posit, arbre_nb.compter_noeuds(n.gauche))
      else
        Jean Taille Haute Maxa Stretch Large Used Dark Pepe Jeans FB1zzwremplir(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;Spyder Chers Ski Lumièrening Doudoune Femme Pas
begin
  if (self = nil) and (noeud2 = nil) then
    egal_a := trueFemme Pas Lumièrening Ski Spyder Chers Doudoune
  else
    if ((self <> nil) and (noeud2 = nil)) or
      ((self = nil) and (noeud2 <> nil)) or
      (entier <> noeud2.entier) thenAchat Cher Pas Vente Noir Femme Legging PxAS7zw
      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
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    if (self = nil) and (arbre2 <> nil) then egal_a := false
    else
      if (self <> nil) andCôtelé En Pantalon Velours Des Promotion Achetez HaxwECwq (arbre2 = nil) then egal_a := false
      else
        egal_a := tete.egal_a(arbre2.tete);
end;

 

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