E_Maksimova_lesson_08

lesson_08/task_1.py

@@ -0,0 +1,101 @@
+"""
+Задание 1.
+Реализуйте кодирование строки "по Хаффману".
+У вас два пути:
+1) тема идет тяжело? тогда вы можете, опираясь на пример с урока, сделать свою версию алгоритма
+Разрешается и приветствуется изменение имен переменных, выбор других коллекций, различные изменения
+и оптимизации.
+КОПИПАСТ ПРИМЕРА ПРИНИМАТЬСЯ НЕ БУДЕТ!
+2) тема понятна? постарайтесь сделать свою реализацию.
+Вы можете реализовать задачу, например, через ООП или предложить иной подход к решению.
+
+ВНИМАНИЕ: примеры заданий будут размещены в последний день сдачи.
+Но постарайтесь обойтись без них.
+"""
+
+# Реализация рассмотренного на уроке алгоритма через ООП
+
+
+from collections import Counter
+from collections import deque
+
+
+# Вместо словарей будем использовать класс Tree (ничего лишнего, только узлы и потомки)
+class Tree:
+
+    def __init__(self, root_obj):
+        self.root = root_obj
+        self.left_child = None
+        self.right_child = None
+
+
+class HoffmanCode:
+
+    def __init__(self, string):
+        # строка, которую будем кодировать
+        self.string = string
+        # создаём отсортированную по частоте символов очередь из кортежей (символ, частота)
+        # приватный атрибут, внешний доступ к нему не нужен
+        self.__order = deque(sorted(Counter(string).items(), key=lambda x: x[1]))
+        # заполняем дерево (приватный метод, внешний доступ к нему не нужен)
+        self.__tree = self.__fill_tree()  # приватный атрибут, внешний доступ к нему не нужен
+        # создаём и заполняем таблицу соответствия символов и кодов
+        self.code_table = dict()
+        self.__fill_code_table(self.__tree)  # (приватный метод, внешний доступ к нему не нужен)
+
+        # получили экземпляр класса, где можно обратиться к кодируемой строке и таблице кодов
+
+    def __fill_tree(self):
+        # заполняем дерево по тому же принципу, что и в решении без ООП, но только вместо словарей
+        # будут объекты класса Tree и в итоге мы соберём один объект этого класса
+        while len(self.__order) > 1:
+            # берём два крайних левых элемента очереди
+            left = self.__order.popleft()
+            right = self.__order.popleft()
+            # и формируем из них дерево, у корня (узла) которого будет значение суммы частот элементов
+            node = Tree(left[1] + right[1])
+            # и потомками будут элементы без их частот - деревья и символы
+            node.left_child = left[0]
+            node.right_child = right[0]
+            # выбираем, куда вставить дерево:
+            for idx, element in enumerate(self.__order):
+                if element[1] < node.root:
+                    continue
+                else:
+                    self.__order.insert(idx, (node, node.root))
+                    break
+            else:
+                self.__order.append((node, node.root))  # добавляем итоговый элемент
+        return self.__order[0][0]  # возвращаем получившееся дерево
+
+    def __fill_code_table(self, tree, value=''):
+        # рекурсивно заполняем таблицу кодов по принципу:
+        # если аргумент tree - символ (строка), добавляем в словарь кодов эту строку и получившееся кодовое значение,
+        # если аргумент tree не символ (то есть дерево), берём его потомков и передаём их в функцию,
+        # а к передаваемому вместе с потомками кодовому значению добавляем 0 или 1
+        if isinstance(tree, str):
+            self.code_table[tree] = value
+            return
+        self.__fill_code_table(tree.left_child, f'{value}0')
+        self.__fill_code_table(tree.right_child, f'{value}1')
+
+    def encode(self):
+        # формируем строку из кодов символов с помощью генератора
+        result = (self.code_table[letter] for letter in self.string)
+        return ' '.join(result)
+
+
+if __name__ == '__main__':
+
+    str_1 = HoffmanCode('beep boop beer!')
+    str_2 = HoffmanCode('We are the champions, my friend!')
+
+    print(str_1.encode())
+    for key, val in str_1.code_table.items():
+        print(key, val)
+
+    print()
+
+    print(str_2.encode())
+    for key, val in str_2.code_table.items():
+        print(key, val)

lesson_08/task_2.py

@@ -0,0 +1,94 @@
+"""
+Задание 2.**
+
+Доработайте пример структуры "дерево",
+рассмотренный на уроке.
+
+Предложите варианты доработки и оптимизации
+(например, валидация значений узлов в соответствии с требованиями для бинарного дерева)
+
+Поработайте с доработанной структурой, позапускайте на реальных данных.
+"""
+
+
+class BinaryTree:
+    def __init__(self, root_obj):
+        self.root = root_obj
+        self.left_child = None
+        self.right_child = None
+
+    def __str__(self):
+        # добавлено строкове представление
+        left = self.left_child.root if self.left_child is not None else None
+        right = self.right_child.root if self.right_child is not None else None
+        return f'<Узел {self.root}, дети: {left}, {right}>'
+
+    def insert_left(self, new_node):
+        # добавлена валидация нового узла по отношению к родительскому
+        if not self.validate(new_node):
+            if self.left_child is None:
+                self.left_child = BinaryTree(new_node)
+            else:
+                # добавлено автоматическое смещение прежнего узла в правого или левого потомка нового узла
+                tree_obj = BinaryTree(new_node)
+                if tree_obj.validate(self.left_child.root):
+                    tree_obj.right_child = self.left_child
+                    self.left_child = tree_obj
+                else:
+                    tree_obj.left_child = self.left_child
+                    self.left_child = tree_obj
+        else:
+            raise ValueError('Значение узла больше или равно корню!')
+
+    def insert_right(self, new_node):
+        # добавлена валидация нового узла по отношению к родительскому
+        if self.validate(new_node):
+            if self.right_child is None:
+                self.right_child = BinaryTree(new_node)
+            else:
+                # добавлено автоматическое смещение прежнего узла в правого или левого потомка нового узла
+                tree_obj = BinaryTree(new_node)
+                if tree_obj.validate(self.right_child.root):
+                    tree_obj.right_child = self.right_child
+                    self.right_child = tree_obj
+                else:
+                    tree_obj.left_child = self.right_child
+                    self.right_child = tree_obj
+        else:
+            raise ValueError('Значение нового узла меньше корня!')
+
+    def validate(self, value):
+        if value >= self.root:
+            return True
+        else:
+            return False
+
+    # метод просто возвращает значение атрибута, дублирование функционала, поэтому убрала
+    # def get_right_child(self):
+    #     return self.right_child
+
+    # метод просто возвращает значение атрибута, дублирование функционала, поэтому убрала
+    # def get_left_child(self):
+    #     return self.left_child
+
+    def set_root_val(self, obj):
+        self.root = obj
+
+    # метод просто возвращает значение атрибута, дублирование функционала, поэтому убрала
+    # def get_root_val(self):
+    #     return self.root
+
+
+if __name__ == '__main__':
+
+    tree = BinaryTree(20)
+    tree.insert_left(19)
+    tree.insert_right(30)
+    print(tree.left_child)
+    print(tree.right_child)
+    tree.insert_left(15)
+    tree.insert_right(30)
+    print(tree.left_child)
+    print(tree.right_child)
+    print(tree.left_child.right_child)
+    print(tree.right_child.right_child)