Ders İçeriği Ağaç Veri Modeli Tanım ve Gerçekleştirim İkili Ağaç

... konulu sunumlar: "Ders İçeriği Ağaç Veri Modeli Tanım ve Gerçekleştirim İkili Ağaç"— Sunum transkripti:

1 Ders İçeriği Ağaç Veri Modeli Tanım ve Gerçekleştirim İkili Ağaç
Bağıntı Ağaçları

2 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.

3 Örnek Dosya Sistemi /ymt kitaplar kodlar dersler ymt219 ymt112 ...
a.java b.java eski 1.pdf 2.pdf 1.pdf ymt219 ymt217 ymt215 ... 1.ppt 1.doc 1.Pdf

4 Ağaç Üzerinde Bazı Tanımlar
Kök Çocuk: Bir düğüme doğrudan bağlı olan düğümlere o düğümün çocukları denir. Derece: Bir düğümden alt hiyerarşiye yapılan bağlantıların sayısıdır. Derinlik 1 2 3 4 A Ara Düğüm B C Yaprak Düğüm D E F Yaprak Düğüm G 7 düğümlü ağaç

5 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

6 Ağaç Üzerinde Bazı Tanımlar
Kök A Tanım kök B D Çocuk/Derece 2 Kardeş 1 3 Düzey Aile yok C Ata Kök Yol A A, B A,C,D Derinlik Yükseklik 4 B C D F E G

7 Ağaçlar Ağaç tanımı özyinelemelidir:
Bir ağaç iki şekilde olabilir: a. Boş düğüm kümesi, veya b. 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.

8 Ağaç Gerçekleştirimi Ağaç veri yapısını gerçekleştirmek için 2 yol vardır. Bağlantılı liste kullanmak Dizi kullanmak

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. JAVA Declaration class AgacDugumu { int eleman; AgacDugumu ilkCocuk; AgacDugumu kardes; } A B C D E F

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 M Sağ alt ağaç Sol alt ağaç 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 düğüm Herhangi bir d derinliğinde, N = ?

13 İkili Ağaç (devam) Derinlik 0: N = 1 = 20 düğüm
Derinlik 1: N = 2 ve 3 düğüm = 21 ve 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
d sol veri sag kök 4 public class İkiliAgacDugumu { public İkiliAgacDugumu sol; public int veri; public İkiliAgacDugumu sag; } 6 12 45 7

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; } dugum veri 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 */ kök 4 6 12 45 7 1 Kök verilmiş olsun tüm ağaç üzerinde dolaşıp elemanları ekrana nasıl yazdırırız.? Ağaç dolaşma algoritmaları

18 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.

19 Örnek Önce-kök A C P D Z M I K A C D Ortada-kök P C A M Z D I K Z I P
Sonra-kök P C M Z K I D A M K

20 Algoritma OnceKok(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. Kök + A * B / C D

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.