Upload
amalia
View
56
Download
0
Embed Size (px)
DESCRIPTION
Ders İçeriği. Ağaç Veri Modeli Tanım ve Gerçekleştirim İkili Ağaç Bağıntı Ağaçları. Ağaç Veri Modeli. Verilerin birbirine sanki bir ağaç yapısı oluşturuyormuş gibi sanal olarak bağlanmasıyla elde edilen hiyerarşik yapıya sahip veri modelidir. - PowerPoint PPT Presentation
Citation preview
1
Ders İçeriği
• Ağaç Veri Modeli– Tanım ve Gerçekleştirim– İkili Ağaç– Bağıntı Ağaçları
Ağaç Veri Modeli• Verilerin birbirine sanki bir ağaç yapısı
oluşturuyormuş gibi sanal olarak bağlanmasıyla elde edilen hiyerarşik yapıya sahip veri modelidir.
• Yazılım dünyasında birçok yerde programcının karşısına çıkar. Örneğin:– İşletim sistemlerinin dosya sistemi.– Oyunların olası hamleleri.– Şirketlerdeki organizasyon şeması.
2
Örnek Dosya Sistemi
3
/ymt
kitaplar kodlar dersler
ymt219 ymt112 ...
1.pdf 2.pdf 1.pdf
2010-2011 eskia.java b.java
ymt219 ymt217 ymt215 ...
1.ppt 1.doc 1.Pdf
Ağaç Üzerinde Bazı Tanımlar• Çocuk: Bir
düğüme doğrudan bağlı olan düğümlere o düğümün çocukları denir.
• Derece: Bir düğümden alt hiyerarşiye yapılan bağlantıların sayısıdır.
4
A
B C
D E F
G
Derinlik1
2
3
4
Kök
Yaprak Düğüm
AraDüğüm
Yaprak Düğüm
7 düğümlü ağaç
Ağaç Üzerinde Bazı Tanımlar• Kardeş Düğüm: Aynı düğüme bağlı düğümlere denir.• Aile: Düğümlerin doğrudan bağlı olduğu düğüme denir.• Ata: Aile düğümünün üstündeki düğüme ata denir.• Orman: Ağaçlar kümesi• Yol: Bir düğümden başka bir düğüme gidebilmek için
üzerinden geçilmesi gereken düğümlerin listesi.• Düzey: Kök ile düğüm arasındaki yolun üzerinde
bulunan düğümlerin sayısıdır.• Derinlik: Bir düğümün köke olan uzaklığı• Yükseklik: Bir düğümün kendi silsilesindeki en uzak
mesafedeki yaprak düğüme olan düzey sayısı.• Altağaç: Ağacın herhangi bir dalı
5
Ağaç Üzerinde Bazı Tanımlar
6
A
B C
D E F
G
Kök
Tanım kök B D
Çocuk/Derece 2 0 0
Kardeş 1 2 3
Düzey 1 2 3
Aile yok kök C
Ata yok yok Kök
Yol A A, B A,C,D
Derinlik 1 2 3
Yükseklik 4 3 2
7
Ağaçlar• Ağaç tanımı özyinelemelidir:
– Bir ağaç iki şekilde olabilir:a. Boş düğüm kümesi, veyab. Kök ismi verilen bir düğüm ve 0 veya daha fazla alt-
ağacı olan yapı.
• N tane düğümden oluşan bir ağacın kenar sayısı N-1 tanedir.
• Ağaçtaki iki düğüm arasında en fazla 1 yol olabilir.
Ağaç Gerçekleştirimi• Ağaç veri yapısını gerçekleştirmek için 2
yol vardır.– Bağlantılı liste kullanmak– Dizi kullanmak
8
9
Ağaç Gerçekleştirimi• Her bir bağlantı için birer bağlantı bilgisi
tutulur.
A
B C D
E F
• Problem: Bir sonraki elemanın çocuk sayısını bilmiyoruz.
10
Ağaç Gerçekleştirimi• Daha iyisi: 1. Çocuk/Kardeş Gösterimi
– Her düğümde iki bağlantı bilgisi tutularak hem çocuk hem de yandaki kardeş tutulabilir.
– İstenildiği kadar çocuk/kardeş olabilir.
A
B C D
E F
JAVA Declaration
class AgacDugumu { int eleman; AgacDugumu ilkCocuk; AgacDugumu kardes;}
11
İkili Ağaç• İkili ağac bir düğümün en fazla 2 tane
çocuğa sahip olabildiği ağaçtır• Her düğüm en fazla 2 çocuğa sahip olabilir.
• Bilgisayar bilimlerinde en yaygın ağaçtır.
A
C D
Z I
K
Kök
P
MSağ alt ağaç
Sol alt
ağaç
A
B
A
B
İki farklı ikili ağaç
12
İkili Ağaç (devam)• N tane düğüm veriliyor, İkili ağacın
minimum derinliği nedir.
Derinlik 1: N = 1 = 20 düğüm Derinlik 2: N = 2 ve 3 düğüm = 21 ve 21+1 -1
düğümHerhangi bir d derinliğinde, N = ?
13
İkili Ağaç (devam)
• Derinlik 0: N = 1 = 20 düğüm • Derinlik 1: N = 2 ve 3 düğüm = 21 ve 21+1 -
1 düğüm• D derinliğinde , N = 2d ve 2d+1-1 düğüm
(tam bir ikili ağaç)
• En küçük derinlik:log N ≤ d ≤ log(N+1)-1 or Θ(log N)
14
İkili Ağaç (devam)• N düğümlü ikili ağacın minimum derinliği: Θ(log N)• İkili ağacın maksimum derinliği ne kadardır?
– Dengesiz ağaç: Ağaç bir bağlantılı liste olursa!– Maksimum derinlik = N
• Amaç: Arama gibi operasyonlarda bağlantılı listeden daha iyi performans sağlamak için derinliğin log N de tutulması gerekmektedir.
– Bağlantılı liste– Derinlik = N
15
İkili Ağaç Gerçekleştirimi
sol veri sag
d
public class İkiliAgacDugumu {
public İkiliAgacDugumu sol;
public int veri;
public İkiliAgacDugumu sag;
}
4
6 12
45 7
kök
16
İkili Ağaç Gerçekleştirimi
/* İkili ağaç düğümü oluşturur.
*/
İkiliAgacDugumu DugumOlustur(int veri){
İkiliAgacDugumu dugum = new İkiliAgacDugumu();
dugum.veri = veri;
dugum.sol = null;
dugum.sag = null;
return dugum;
}
veri
dugum
null null
• Bu yordam ikili ağaç düğümü oluşturur ve bunu geri döndürür.
17
İkili Ağaç Gerçekleştirimi İkiliAgacDugumu dugum = null;
public static void main main(){
kok = DugumOlustur(4);
kok.sol = DugumOlustur(6);
kok.sag = DugumOlustur(12);
kok.sol.sol = DugumOlustur(45);
kok.sag.sol = DugumOlustur(7);
kok.sag.sag = DugumOlustur(1);
} /* main */
4
6 12
45 7
kök
1
• Kök verilmiş olsun tüm ağaç üzerinde dolaşıp elemanları ekrana nasıl yazdırırız.?− Ağaç dolaşma algoritmaları
İkili Ağaç Üzerinde Dolaşma• İkili ağaç üzerinde dolaşma birçok
şekilde yapılabilir. Ancak belirli bir yönteme uyulması algoritmik ifadeyi kolaylaştırır. İkili ağaç üzerinde dolaşmak için 3 temel yol vardır. Bunlar:– Önce-kök (Preorder): Kök, Sol, Sağ
• Önce ağacın kökü, sonra sol alt ağaç ve ardından sağ alt ağaç
– Ortada-kök (Inorder): Sol, Kök, Sağ• Önce sol alt ağaç, kök ve sağ alt ağaç
– Sonra-kök (Postorder): Sol, Sağ, Kök• Önce sol alt ağaç, sağ alt ağaç ve kök.
18
19
Örnek
A
C D
Z I
K
Kök
P
M
Önce-kök A C P D Z M I K
Ortada-kök P C A M Z D I K
Sonra-kök P C M Z K I D A
20
AlgoritmaOnceKok(IkiliAgacDugumu kok){ if (kok == null) return; System.out.print(kok.veri+" "); OnceKok(kok.sol); OnceKok(kok.sag);}
OrtadaKok(IkiliAgacDugumu kok){ if (kok == null) return; OrtadaKok(kok.sol); System.out.print(kok.veri+" "); OrtadaKok(kok.sag);}
SonraKok(IkiliAgacDugumu kok){ if (kok == null) return; SonraKok(kok.sol); SonraKok(kok.sag); System.out.print(kok.veri+" ");}
21
Bağıntı Ağaçları
• Bağıntı ağaçları bir matematiksel bağıntının ağaç şeklinde tutulması için tanımlanmıştır.
• Örnek aritmetik işlem– A + (B * (C / D) )
• Ağacın genel yapısı:– Yaprak düğüm = değişken/sabit değer– Kök veya ara düğümler = operatörler
• Birçok derleyicide kullanılır. Parantez gereksinimi yoktur.
+
A *
B /
C D
Kök
22
Bağıntı Ağaçları• Verilen denklemden bağıntı ağacı kurulması
veya verilen ağaçtan denklemin çıkartılması için üç değişik yöntem vardır:
– İç-takı: matematikte alışılagelen şekilde, operatörlerin ortada, değişken veya sabit değerlerin operatörün kenarında bulunan yöntemdir.
– Ön-takı: operatörler kendilerine karşı düşen parametrelerin(değişken/sabit) önündedir.
– Son-takı: Polonyalı notasyonu olarak da adlandırılır ve operatörler kendi parametrelerinin arkasından gelir.