Python玩转二叉树：决策树与数据结构

上周帮同事优化商品推荐系统时，我突然意识到二叉树就像现实世界的决策树——每个选择都通向不同的可能。这种结构在处理层级数据时特别管用，今天我们就来聊聊怎么用Python把它玩出花。

一、先来认识这个"树朋友"

记得刚学编程那会儿，老把二叉树想象成圣诞树的模样。其实它的正式定义是：每个节点最多有两个子节点的树结构。就像公司组织架构里，每个经理带两个下属，下属再带自己的团队。

class TreeNode:
def __init__(self, value):
self.value = value
self.left = None
self.right = None

1.1 基础操作三板斧

• 插入新节点：比当前节点小往左走，大往右走
• 搜索特定值：类似查字典时的二分查找
• 删除节点：要考虑三种情况（无子节点/单子节点/双子节点）

二、遍历的四种姿势

去年做文件系统索引时，发现不同遍历方式就像游览园林的路线选择。这里推荐用生成器实现，既节省内存又灵活：

def in_order(node):
if node:
yield from in_order(node.left)
yield node.value
yield from in_order(node.right)

2.1 层序遍历妙用

处理电商平台商品分类时，层序遍历帮了大忙。配合队列实现，能保证按层级处理数据：

from collections import deque
def level_order(root):
queue = deque([root])
while queue:
node = queue.popleft
if node:
yield node.value
queue.append(node.left)
queue.append(node.right)

三、真实案例大揭秘

最近用二叉树给物流公司优化了路线规划系统。每个节点代表分拣中心，左右分支对应不同运输路线。通过前序遍历生成任务序列，配送效率提升了23%。

3.1 文件系统模拟器

试着用二叉树实现个简易版资源管理器：

• 节点存储文件名和类型
• 左子节点是子目录
• 右子节点是同级文件

class FileNode:
def __init__(self, name, is_dir=True):
self.name = name
self.is_dir = is_dir
self.left = None   子目录
self.right = None   同级文件

四、性能优化那些坑

去年双十一大促时，商品推荐树突然卡顿。后来发现是退化成链表了，赶紧上AVL树补救。这里分享几个避坑指南：

• 定期检查树平衡度
• 大数据量时考虑B+树
• 缓存热点数据路径

窗外的天色渐暗，显示器上的树形结构还在不断生长。保存好今天的代码，泡杯咖啡，准备迎接明天的数据挑战。或许下次可以试试用二叉树解析用户行为日志，谁知道会挖出什么宝藏呢？