Re-translate the Japanese version (#1871)

* Retranslate Japanese docs with GPT-5.4

* Retranslate Japanese code with GPT-5.4
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Yudong Jin
2026-03-30 07:30:15 +08:00
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+249
View File
@@ -0,0 +1,249 @@
// File: avl_tree.zig
// Created Time: 2023-01-15
// Author: codingonion (coderonion@gmail.com)
const std = @import("std");
const inc = @import("include");
// AVL 木
pub fn AVLTree(comptime T: type) type {
return struct {
const Self = @This();
root: ?*inc.TreeNode(T) = null, // 根ノード
mem_arena: ?std.heap.ArenaAllocator = null,
mem_allocator: std.mem.Allocator = undefined, // メモリアロケータ
// コンストラクタ
pub fn init(self: *Self, allocator: std.mem.Allocator) void {
if (self.mem_arena == null) {
self.mem_arena = std.heap.ArenaAllocator.init(allocator);
self.mem_allocator = self.mem_arena.?.allocator();
}
}
// デストラクタメソッド
pub fn deinit(self: *Self) void {
if (self.mem_arena == null) return;
self.mem_arena.?.deinit();
}
// ノードの高さを取得
fn height(self: *Self, node: ?*inc.TreeNode(T)) i32 {
_ = self;
// 空ノードの高さは -1、葉ノードの高さは 0
return if (node == null) -1 else node.?.height;
}
// ノードの高さを更新する
fn updateHeight(self: *Self, node: ?*inc.TreeNode(T)) void {
// ノードの高さは最も高い部分木の高さ + 1 に等しい
node.?.height = @max(self.height(node.?.left), self.height(node.?.right)) + 1;
}
// 平衡係数を取得
fn balanceFactor(self: *Self, node: ?*inc.TreeNode(T)) i32 {
// 空ノードの平衡係数は 0
if (node == null) return 0;
// ノードの平衡係数 = 左部分木の高さ - 右部分木の高さ
return self.height(node.?.left) - self.height(node.?.right);
}
// 右回転
fn rightRotate(self: *Self, node: ?*inc.TreeNode(T)) ?*inc.TreeNode(T) {
var child = node.?.left;
var grandChild = child.?.right;
// child を支点として node を右回転させる
child.?.right = node;
node.?.left = grandChild;
// ノードの高さを更新する
self.updateHeight(node);
self.updateHeight(child);
// 回転後の部分木の根ノードを返す
return child;
}
// 左回転
fn leftRotate(self: *Self, node: ?*inc.TreeNode(T)) ?*inc.TreeNode(T) {
var child = node.?.right;
var grandChild = child.?.left;
// child を支点として node を左回転させる
child.?.left = node;
node.?.right = grandChild;
// ノードの高さを更新する
self.updateHeight(node);
self.updateHeight(child);
// 回転後の部分木の根ノードを返す
return child;
}
// 回転操作を行い、この部分木の平衡を回復する
fn rotate(self: *Self, node: ?*inc.TreeNode(T)) ?*inc.TreeNode(T) {
// ノード node の平衡係数を取得
var balance_factor = self.balanceFactor(node);
// 左に偏った木
if (balance_factor > 1) {
if (self.balanceFactor(node.?.left) >= 0) {
// 右回転
return self.rightRotate(node);
} else {
// 左回転してから右回転
node.?.left = self.leftRotate(node.?.left);
return self.rightRotate(node);
}
}
// 右に偏った木
if (balance_factor < -1) {
if (self.balanceFactor(node.?.right) <= 0) {
// 左回転
return self.leftRotate(node);
} else {
// 右回転してから左回転
node.?.right = self.rightRotate(node.?.right);
return self.leftRotate(node);
}
}
// 平衡木なので回転不要、そのまま返す
return node;
}
// ノードを挿入
fn insert(self: *Self, val: T) !void {
self.root = (try self.insertHelper(self.root, val)).?;
}
// ノードを再帰的に挿入する(補助メソッド)
fn insertHelper(self: *Self, node_: ?*inc.TreeNode(T), val: T) !?*inc.TreeNode(T) {
var node = node_;
if (node == null) {
var tmp_node = try self.mem_allocator.create(inc.TreeNode(T));
tmp_node.init(val);
return tmp_node;
}
// 1. 挿入位置を探索してノードを挿入
if (val < node.?.val) {
node.?.left = try self.insertHelper(node.?.left, val);
} else if (val > node.?.val) {
node.?.right = try self.insertHelper(node.?.right, val);
} else {
return node; // 重複ノードは挿入せず、そのまま返す
}
self.updateHeight(node); // ノードの高さを更新する
// 2. 回転操作を行い、部分木の平衡を回復する
node = self.rotate(node);
// 部分木の根ノードを返す
return node;
}
// ノードを削除
fn remove(self: *Self, val: T) void {
self.root = self.removeHelper(self.root, val).?;
}
// ノードを再帰的に削除する(補助メソッド)
fn removeHelper(self: *Self, node_: ?*inc.TreeNode(T), val: T) ?*inc.TreeNode(T) {
var node = node_;
if (node == null) return null;
// 1. ノードを探索して削除
if (val < node.?.val) {
node.?.left = self.removeHelper(node.?.left, val);
} else if (val > node.?.val) {
node.?.right = self.removeHelper(node.?.right, val);
} else {
if (node.?.left == null or node.?.right == null) {
var child = if (node.?.left != null) node.?.left else node.?.right;
// 子ノード数 = 0 の場合、node をそのまま削除して返す
if (child == null) {
return null;
// 子ノード数 = 1 の場合、node をそのまま削除する
} else {
node = child;
}
} else {
// 子ノード数 = 2 の場合、中順走査の次のノードを削除し、そのノードで現在のノードを置き換える
var temp = node.?.right;
while (temp.?.left != null) {
temp = temp.?.left;
}
node.?.right = self.removeHelper(node.?.right, temp.?.val);
node.?.val = temp.?.val;
}
}
self.updateHeight(node); // ノードの高さを更新する
// 2. 回転操作を行い、部分木の平衡を回復する
node = self.rotate(node);
// 部分木の根ノードを返す
return node;
}
// ノードを探索
fn search(self: *Self, val: T) ?*inc.TreeNode(T) {
var cur = self.root;
// ループで探索し、葉ノードを越えたら抜ける
while (cur != null) {
// 目標ノードは cur の右部分木にある
if (cur.?.val < val) {
cur = cur.?.right;
// 目標ノードは cur の左部分木にある
} else if (cur.?.val > val) {
cur = cur.?.left;
// 目標ノードが見つかったらループを抜ける
} else {
break;
}
}
// 目標ノードを返す
return cur;
}
};
}
pub fn testInsert(comptime T: type, tree_: *AVLTree(T), val: T) !void {
var tree = tree_;
try tree.insert(val);
std.debug.print("\nノード {} を挿入した後,AVL 木は\n", .{val});
try inc.PrintUtil.printTree(tree.root, null, false);
}
pub fn testRemove(comptime T: type, tree_: *AVLTree(T), val: T) void {
var tree = tree_;
tree.remove(val);
std.debug.print("\nノード {} を削除した後,AVL 木は\n", .{val});
try inc.PrintUtil.printTree(tree.root, null, false);
}
// Driver Code
pub fn main() !void {
// 空の AVL 木を初期化する
var avl_tree = AVLTree(i32){};
avl_tree.init(std.heap.page_allocator);
defer avl_tree.deinit();
// ノードを挿入する
// ノード挿入後に AVL 木がどのように平衡を保つかに注目
try testInsert(i32, &avl_tree, 1);
try testInsert(i32, &avl_tree, 2);
try testInsert(i32, &avl_tree, 3);
try testInsert(i32, &avl_tree, 4);
try testInsert(i32, &avl_tree, 5);
try testInsert(i32, &avl_tree, 8);
try testInsert(i32, &avl_tree, 7);
try testInsert(i32, &avl_tree, 9);
try testInsert(i32, &avl_tree, 10);
try testInsert(i32, &avl_tree, 6);
// 重複ノードを挿入する
try testInsert(i32, &avl_tree, 7);
// ノードを削除する
// ノード削除後に AVL 木がどのように平衡を保つかに注目
testRemove(i32, &avl_tree, 8); // 次数 0 のノードを削除する
testRemove(i32, &avl_tree, 5); // 次数 1 のノードを削除する
testRemove(i32, &avl_tree, 4); // 次数 2 のノードを削除する
// ノードを探索
var node = avl_tree.search(7).?;
std.debug.print("\n見つかったノードオブジェクトは {any},ノードの値 = {}\n", .{node, node.val});
_ = try std.io.getStdIn().reader().readByte();
}
@@ -0,0 +1,182 @@
// File: binary_search_tree.zig
// Created Time: 2023-01-15
// Author: codingonion (coderonion@gmail.com)
const std = @import("std");
const inc = @import("include");
// 二分探索木
pub fn BinarySearchTree(comptime T: type) type {
return struct {
const Self = @This();
root: ?*inc.TreeNode(T) = null,
mem_arena: ?std.heap.ArenaAllocator = null,
mem_allocator: std.mem.Allocator = undefined, // メモリアロケータ
// コンストラクタ
pub fn init(self: *Self, allocator: std.mem.Allocator, nums: []T) !void {
if (self.mem_arena == null) {
self.mem_arena = std.heap.ArenaAllocator.init(allocator);
self.mem_allocator = self.mem_arena.?.allocator();
}
std.mem.sort(T, nums, {}, comptime std.sort.asc(T)); // 配列をソート
self.root = try self.buildTree(nums, 0, nums.len - 1); // 二分探索木を構築
}
// デストラクタメソッド
pub fn deinit(self: *Self) void {
if (self.mem_arena == null) return;
self.mem_arena.?.deinit();
}
// 二分探索木を構築
fn buildTree(self: *Self, nums: []T, i: usize, j: usize) !?*inc.TreeNode(T) {
if (i > j) return null;
// 配列の中央ノードを根ノードとする
var mid = i + (j - i) / 2;
var node = try self.mem_allocator.create(inc.TreeNode(T));
node.init(nums[mid]);
// 左部分木と右部分木を再帰的に構築する
if (mid >= 1) node.left = try self.buildTree(nums, i, mid - 1);
node.right = try self.buildTree(nums, mid + 1, j);
return node;
}
// 二分木の根ノードを取得
fn getRoot(self: *Self) ?*inc.TreeNode(T) {
return self.root;
}
// ノードを探索
fn search(self: *Self, num: T) ?*inc.TreeNode(T) {
var cur = self.root;
// ループで探索し、葉ノードを越えたら抜ける
while (cur != null) {
// 目標ノードは cur の右部分木にある
if (cur.?.val < num) {
cur = cur.?.right;
// 目標ノードは cur の左部分木にある
} else if (cur.?.val > num) {
cur = cur.?.left;
// 目標ノードが見つかったらループを抜ける
} else {
break;
}
}
// 目標ノードを返す
return cur;
}
// ノードを挿入
fn insert(self: *Self, num: T) !void {
// 木が空なら、根ノードを初期化する
if (self.root == null) {
self.root = try self.mem_allocator.create(inc.TreeNode(T));
return;
}
var cur = self.root;
var pre: ?*inc.TreeNode(T) = null;
// ループで探索し、葉ノードを越えたら抜ける
while (cur != null) {
// 重複ノードが見つかったら、直ちに返す
if (cur.?.val == num) return;
pre = cur;
// 挿入位置は cur の右部分木にある
if (cur.?.val < num) {
cur = cur.?.right;
// 挿入位置は cur の左部分木にある
} else {
cur = cur.?.left;
}
}
// ノードを挿入
var node = try self.mem_allocator.create(inc.TreeNode(T));
node.init(num);
if (pre.?.val < num) {
pre.?.right = node;
} else {
pre.?.left = node;
}
}
// ノードを削除
fn remove(self: *Self, num: T) void {
// 木が空なら、そのまま早期リターンする
if (self.root == null) return;
var cur = self.root;
var pre: ?*inc.TreeNode(T) = null;
// ループで探索し、葉ノードを越えたら抜ける
while (cur != null) {
// 削除対象のノードが見つかったら、ループを抜ける
if (cur.?.val == num) break;
pre = cur;
// 削除対象ノードは cur の右部分木にある
if (cur.?.val < num) {
cur = cur.?.right;
// 削除対象ノードは cur の左部分木にある
} else {
cur = cur.?.left;
}
}
// 削除対象ノードがなければそのまま返す
if (cur == null) return;
// 子ノード数 = 0 or 1
if (cur.?.left == null or cur.?.right == null) {
// 子ノード数が 0 / 1 のとき、child = null / その子ノード
var child = if (cur.?.left != null) cur.?.left else cur.?.right;
// ノード cur を削除する
if (pre.?.left == cur) {
pre.?.left = child;
} else {
pre.?.right = child;
}
// 子ノード数 = 2
} else {
// 中順走査における cur の次ノードを取得
var tmp = cur.?.right;
while (tmp.?.left != null) {
tmp = tmp.?.left;
}
var tmp_val = tmp.?.val;
// ノード tmp を再帰的に削除
self.remove(tmp.?.val);
// tmp で cur を上書きする
cur.?.val = tmp_val;
}
}
};
}
// Driver Code
pub fn main() !void {
// 二分木を初期化
var nums = [_]i32{ 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15 };
var bst = BinarySearchTree(i32){};
try bst.init(std.heap.page_allocator, &nums);
defer bst.deinit();
std.debug.print("初期化された二分木は\n", .{});
try inc.PrintUtil.printTree(bst.getRoot(), null, false);
// ノードを探索
var node = bst.search(7);
std.debug.print("\n見つかったノードオブジェクトは {any},ノードの値 = {}\n", .{node, node.?.val});
// ノードを挿入
try bst.insert(16);
std.debug.print("\nノード 16 を挿入した後,二分木は\n", .{});
try inc.PrintUtil.printTree(bst.getRoot(), null, false);
// ノードを削除
bst.remove(1);
std.debug.print("\nノード 1 を削除した後,二分木は\n", .{});
try inc.PrintUtil.printTree(bst.getRoot(), null, false);
bst.remove(2);
std.debug.print("\nノード 2 を削除した後,二分木は\n", .{});
try inc.PrintUtil.printTree(bst.getRoot(), null, false);
bst.remove(4);
std.debug.print("\nノード 4 を削除した後,二分木は\n", .{});
try inc.PrintUtil.printTree(bst.getRoot(), null, false);
_ = try std.io.getStdIn().reader().readByte();
}
+39
View File
@@ -0,0 +1,39 @@
// File: binary_tree.zig
// Created Time: 2023-01-14
// Author: codingonion (coderonion@gmail.com)
const std = @import("std");
const inc = @import("include");
// Driver Code
pub fn main() !void {
// 二分木を初期化する
// ノードを初期化する
var n1 = inc.TreeNode(i32){ .val = 1 };
var n2 = inc.TreeNode(i32){ .val = 2 };
var n3 = inc.TreeNode(i32){ .val = 3 };
var n4 = inc.TreeNode(i32){ .val = 4 };
var n5 = inc.TreeNode(i32){ .val = 5 };
// ノード間の参照(ポインタ)を構築する
n1.left = &n2;
n1.right = &n3;
n2.left = &n4;
n2.right = &n5;
std.debug.print("二分木を初期化\n", .{});
try inc.PrintUtil.printTree(&n1, null, false);
// ノードの挿入と削除
var p = inc.TreeNode(i32){ .val = 0 };
// n1 -> n2 の間にノード P を挿入
n1.left = &p;
p.left = &n2;
std.debug.print("ノード P を挿入した後\n", .{});
try inc.PrintUtil.printTree(&n1, null, false);
// ノードを削除
n1.left = &n2;
std.debug.print("ノード P を削除した後\n", .{});
try inc.PrintUtil.printTree(&n1, null, false);
_ = try std.io.getStdIn().reader().readByte();
}
@@ -0,0 +1,57 @@
// File: binary_tree_bfs.zig
// Created Time: 2023-01-15
// Author: codingonion (coderonion@gmail.com)
const std = @import("std");
const inc = @import("include");
// レベル順走査
fn levelOrder(comptime T: type, mem_allocator: std.mem.Allocator, root: *inc.TreeNode(T)) !std.ArrayList(T) {
// キューを初期化し、ルートノードを追加する
const L = std.TailQueue(*inc.TreeNode(T));
var queue = L{};
var root_node = try mem_allocator.create(L.Node);
root_node.data = root;
queue.append(root_node);
// 走査順序を保存するためのリストを初期化する
var list = std.ArrayList(T).init(std.heap.page_allocator);
while (queue.len > 0) {
var queue_node = queue.popFirst().?; // デキュー
var node = queue_node.data;
try list.append(node.val); // ノードの値を保存する
if (node.left != null) {
var tmp_node = try mem_allocator.create(L.Node);
tmp_node.data = node.left.?;
queue.append(tmp_node); // 左子ノードをキューに追加
}
if (node.right != null) {
var tmp_node = try mem_allocator.create(L.Node);
tmp_node.data = node.right.?;
queue.append(tmp_node); // 右子ノードをキューに追加
}
}
return list;
}
// Driver Code
pub fn main() !void {
// メモリアロケータを初期化する
var mem_arena = std.heap.ArenaAllocator.init(std.heap.page_allocator);
defer mem_arena.deinit();
const mem_allocator = mem_arena.allocator();
// 二分木を初期化
// ここでは、配列から直接二分木を生成する関数を利用する
var nums = [_]i32{1, 2, 3, 4, 5, 6, 7};
var root = try inc.TreeUtil.arrToTree(i32, mem_allocator, &nums);
std.debug.print("二分木を初期化\n", .{});
try inc.PrintUtil.printTree(root, null, false);
// レベル順走査
var list = try levelOrder(i32, mem_allocator, root.?);
defer list.deinit();
std.debug.print("\nレベル順走査のノード出力シーケンス = ", .{});
inc.PrintUtil.printList(i32, list);
_ = try std.io.getStdIn().reader().readByte();
}
@@ -0,0 +1,70 @@
// File: binary_tree_dfs.zig
// Created Time: 2023-01-15
// Author: codingonion (coderonion@gmail.com)
const std = @import("std");
const inc = @import("include");
var list = std.ArrayList(i32).init(std.heap.page_allocator);
// 先行順走査
fn preOrder(comptime T: type, root: ?*inc.TreeNode(T)) !void {
if (root == null) return;
// 訪問順序:根ノード -> 左部分木 -> 右部分木
try list.append(root.?.val);
try preOrder(T, root.?.left);
try preOrder(T, root.?.right);
}
// 中順走査
fn inOrder(comptime T: type, root: ?*inc.TreeNode(T)) !void {
if (root == null) return;
// 訪問優先順: 左部分木 -> 根ノード -> 右部分木
try inOrder(T, root.?.left);
try list.append(root.?.val);
try inOrder(T, root.?.right);
}
// 後順走査
fn postOrder(comptime T: type, root: ?*inc.TreeNode(T)) !void {
if (root == null) return;
// 訪問優先順: 左部分木 -> 右部分木 -> 根ノード
try postOrder(T, root.?.left);
try postOrder(T, root.?.right);
try list.append(root.?.val);
}
// Driver Code
pub fn main() !void {
// メモリアロケータを初期化する
var mem_arena = std.heap.ArenaAllocator.init(std.heap.page_allocator);
defer mem_arena.deinit();
const mem_allocator = mem_arena.allocator();
// 二分木を初期化
// ここでは、配列から直接二分木を生成する関数を利用する
var nums = [_]i32{1, 2, 3, 4, 5, 6, 7};
var root = try inc.TreeUtil.arrToTree(i32, mem_allocator, &nums);
std.debug.print("二分木を初期化\n", .{});
try inc.PrintUtil.printTree(root, null, false);
// 先行順走査
list.clearRetainingCapacity();
try preOrder(i32, root);
std.debug.print("\n前順走査のノード出力シーケンス = ", .{});
inc.PrintUtil.printList(i32, list);
// 中順走査
list.clearRetainingCapacity();
try inOrder(i32, root);
std.debug.print("\n中順走査のノード出力シーケンス = ", .{});
inc.PrintUtil.printList(i32, list);
// 後順走査
list.clearRetainingCapacity();
try postOrder(i32, root);
std.debug.print("\n後順走査のノード出力シーケンス = ", .{});
inc.PrintUtil.printList(i32, list);
_ = try std.io.getStdIn().reader().readByte();
}