python中类内的递归

Question

我知道这是一个非常基本的问题，我在网上找到了示例代码，但我无法弄清楚它为什么会起作用。

如果我们需要以预序方式遍历二叉树，其中一种方法（在此引用 http://interactivepython.org/courselib/static/pythonds/Trees/TreeTraversals.html）是使用类似的方法：

def preorder(self):
     print(self.key)
     if self.leftChild:
        self.leftChild.preorder()
     if self.rightChild:
        self.rightChild.preorder()

我不明白为什么可以做类似self.leftChild.preorder() 的事情。如果有人能指出我正确的方向，我将不胜感激。

编辑：

按照 cmets 中的建议，我发布了我正在处理的完整代码。我是从 firecode 那里得到的：

post_ordered_list = []
class BinaryTree:

    def __init__(self, root_data):
        self.data = root_data
        self.left_child = None
        self.right_child = None

    def postorder(self):
        if self.left_child:
            self.left_child.postorder()
        if self.right_child:
            self.right_child.postorder()
        post_ordered_list.append(self.data)
        return post_ordered_list


    def get_right_child(self):
        return self.right_child

    def get_left_child(self):
        return self.left_child

    def set_root_val(self, obj):
        self.data = obj

    def get_root_val(self):
        return self.data

Answer 1

在 Python 中，classInstance.methodName(params...) 等价于调用某个类的 methodName 方法，而 classInstance 传递为 self：

1. 确定哪个类是classInstance，可以通过type(classInstance) 或classInstance.__class__ 获得（查找classInstance = Class(...) 实例化代码）。
2. 确定类是否以self 作为第一个参数定义methodName。 self 是第一个参数表示它是一个实例方法，而不是类方法或静态方法（参见下面的链接解释）。如果有这样的方法，那么用self 是classInstance 来调用它，即等效调用是Class.methodName(classInstance, params...)。
3. 如果该类未定义methodName，则按照inheritance 的文档查找最接近的祖先，并执行类似操作。在这种情况下，等效调用如下所示：ParentClass.methodName(classInstnace, params...)。

这是一个例子：

n4 = BinaryTree(4)
n5 = BinaryTree(5)
n3 = BinaryTree(3)
n3.left_child = n5
n3.right_child = n4
"""
  3
 /  \
4    5
"""

n3.postorder()
# result [5, 4, 3]

拨打n3.postorder()时

• self 是 n3
• self.leftchild 是 n5
• self.rightchild 是 n4。

当n3.postorder()被执行时，下一行是self.left_child.postorder()，并以self.leftchild（即n5）作为postorder的第一个参数（即“self”）调用postorder方法。因此，在这个递归调用的上下文中：

• self 是 n5
• self.leftchild 是 None
• self.rightchild 是 None。

然后该方法调用完成，下一行 self.right_child.postorder() 执行，这与上面的相同，但使用 n4，因为我们回到原始上下文中，其中 self.right_child 是 n4。

详细文档可在以下位置获得：https://docs.python.org/3/tutorial/classes.html

实例、类和静态方法的区别： https://julien.danjou.info/guide-python-static-class-abstract-methods/

Answer 2

递归有两个步骤：基本情况和递归情况。基本案例停止递归，但根据我从您的帖子中了解到的情况，您正在寻找递归案例的工作原理。递归情况的关键是下一个递归小于调用它的那个。

您的预购函数将根作为其参数。第一次调用 preorder 时，您使用 self 作为参数，这意味着您正在获取整个树。如果根有左孩子，那么下一步就是考虑左子树。左子树的根是当前根的左孩子，所以它作为参数传入。只要有一个左孩子，你就继续向下递归。当没有左孩子时递归停止，代码继续到最后一个节点的右孩子 if 语句。

我可以继续，但并非没有混淆。 （希望我还没有感到困惑！）在二进制搜索中查看this page，这是一个非常相似的操作。

Answer 3

在开始编程时，递归是很难掌握的。您必须意识到的一件事是，如果您正确设置了基本情况（例如，如果 self.left、if self.right 等），您可以使用您正在处理的函数，就好像它是已经在工作了。

让我们考虑一个用函数countNodes()计算树中所有节点的例子： 假设我们在树的某个地方有节点 x。当调用 x 来计算其子树的所有节点时，它是如何做到的？ 还记得我说过我们必须假装函数countNodes() 存在并且它已经工作吗？好吧，让我们这样做。 X 需要计算自己，因为它是一个节点。因此，到目前为止计数为 1。在它自己数完之后，它必须计算左边的所有节点和右边的所有节点。因此，要计算从任何节点 x 开始的树中的节点，我们为左侧调用 countNodes()，为右侧调用 countNodes()。

所以代码应该是这样的：

def countNodes(self):
    count = 1
    if self.left: #Checking to see if we have a left subtree
        count += countNodes(self.left)
    if self.right: #Checking to see if we have a right subtree
        count += countNodes(self.right)
    return count

现在我们更好地理解了递归，让我们回到你的例子。我们想以预排序的方式遍历树。这意味着，根据定义，我们必须首先访问我们的节点。然后我们看看我们是否有一个左节点要访问。如果是这样，我们以预排序方式遍历左节点。如果我们有一个正确的节点，我们也会以预排序方式遍历整个树。

递归的最大收获：

1. 确保您有良好的基本案例（例如，如果 node.right == null）

2. 找到重复的模式。只要您有正常工作的基本案例，您就可以在函数中使用该函数，就好像它已经构建了一样。

希望对你有帮助！

编辑：

解释我未能回答的自我部分。 Self 表示调用该方法的任何对象。因此，如果我们有一个节点 x 想要进行前序遍历，我们将使用x.preorder()。然后在函数中，它看起来像这样：

def preorder(self): #self is whatever calls this function
    print(self.value) #whaver you want to print
    if self.left:
       self.left.preorder() #now in this function call, self will be self.left
   if self.right:
       self.right.preorder() #same idea here


root.preorder() #calling the function. Now self will be root.

我希望这可以为您解决一些问题。很抱歉一开始没有理解这个问题。我希望这能回答它。如果您有更多问题或需要更多说明，请告诉我。