There’s an error in the function designed to check if a tree is a binary tree (not specifically a binary search tree)

I am working on a university project involving binary trees represented as dictionaries. I’ve implemented functions to check if these trees are full, complete, and binary, but my binary tree verification is not working as expected. Could you please assist me in identifying the error?

class No:
    def __init__(self, valor):
        self.valor = valor
        self.esquerda = None
        self.direita = None

def criar_arvore(definicao, valor_atual):
    if valor_atual is None:
        return None
    no = No(valor_atual)
    filhos = definicao.get(valor_atual, None)
    if filhos:
        no.esquerda = criar_arvore(definicao, filhos[0])
        no.direita = criar_arvore(definicao, filhos[1])
    return no

arvore_1 = {
    'A': ['B', 'C'],
    'B': ['D', 'E'],
    'C': ['F', 'G'],
    'D': None,
    'E': None,
    'F': None,
    'G': None
}

arvore_2 = {
    'A': ['B', 'C', 'D'],
    'B': None,
    'C': None,
    'D': None
}

raiz_arvore_1 = criar_arvore(arvore_1, 'A')
raiz_arvore_2 = criar_arvore(arvore_2, 'A')

def pre_ordem(no):
    if no is None:
        return []
    return [no.valor] + pre_ordem(no.esquerda) + pre_ordem(no.direita)

def em_ordem(no):
    if no is None:
        return []
    return em_ordem(no.esquerda) + [no.valor] + em_ordem(no.direita)

def pos_ordem(no):
    if no is None:
        return []
    return pos_ordem(no.esquerda) + pos_ordem(no.direita) + [no.valor]

def altura_arvore(no):
    if no is None:
        return -1
    return 1 + max(altura_arvore(no.esquerda), altura_arvore(no.direita))

def verificar_arvore_binaria(no):
    def verificar(no):
        if no is None:
            return True, None
        if no.esquerda and no.direita:
            return True, no.valor
        if not (no.esquerda or no.direita):
            return True, no.valor
        if not no.esquerda:
            return verificar(no.direita)
        if not no.direita:
            return verificar(no.esquerda)
        return False, no.valor

    binaria, _ = verificar(no)
    return binaria

def verificar_arvore_cheia(no):
    if no is None:
        return True
    if no.esquerda is None and no.direita is None:
        return True
    if no.esquerda is not None and no.direita is not None:
        return verificar_arvore_cheia(no.esquerda) and verificar_arvore_cheia(no.direita)
    return False

def verificar_arvore_completa(no, indice, total_nos):
    if no is None:
        return True
    if indice >= total_nos:
        return False
    return (verificar_arvore_completa(no.esquerda, 2 * indice + 1, total_nos) and
            verificar_arvore_completa(no.direita, 2 * indice + 2, total_nos))

def contar_nos(no):
    if no is None:
        return 0
    return 1 + contar_nos(no.esquerda) + contar_nos(no.direita)

def analisar_arvore(raiz, nome):
    total_nos = contar_nos(raiz)
    print(f"Árvore {nome}:")
    print("Pré-ordem:", pre_ordem(raiz))
    print("Em ordem:", em_ordem(raiz))
    print("Pós-ordem:", pos_ordem(raiz))
    print("Altura da árvore:", altura_arvore(raiz))
    print("É uma árvore binária?:", verificar_arvore_binaria(raiz))
    print("É uma árvore cheia?:", verificar_arvore_cheia(raiz))
    print("É uma árvore completa?:", verificar_arvore_completa(raiz, 0, total_nos))
    print()

analisar_arvore(raiz_arvore_1, "1")
analisar_arvore(raiz_arvore_2, "2")

Console:

Árvore 1:
Pré-ordem: ['A', 'B', 'D', 'E', 'C', 'F', 'G']
Em ordem: ['D', 'B', 'E', 'A', 'F', 'C', 'G']
Pós-ordem: ['D', 'E', 'B', 'F', 'G', 'C', 'A']
Altura da árvore: 2
É uma árvore binária?: True
É uma árvore cheia?: True
É uma árvore completa?: True

Árvore 2:
Pré-ordem: ['A', 'B', 'C']
Em ordem: ['B', 'A', 'C']
Pós-ordem: ['B', 'C', 'A']
Altura da árvore: 1
É uma árvore binária?: True
É uma árvore cheia?: True
É uma árvore completa?: True

I expect that in “Árvore 2” it would come out:

É uma árvore binária?: False
É uma árvore cheia?: True
É uma árvore completa?: True

New contributor

user27367566 is a new contributor to this site. Take care in asking for clarification, commenting, and answering.
Check out our Code of Conduct.

3

There are several issues here:

  • As you convert the dictionary representation of the graph to a binary tree (where each node has left and right attributes), it makes no sense to then check whether it is a binary tree, as of course it is: you created it as one. Note that:

    • you lose information when creating the second tree: there is no trace that node ‘A’ has child ‘D’ anymore, and so all three traversals omit ‘D’, even though it is a child of ‘A’ in the input.
    • The function that checks whether the tree is binary will never return False, as the preceding if clauses cover every possible case (given that your nodes only have left/right as child references)
  • As all your verification functions already assume nodes with left/right children, they do not work for the general case, where nodes have possibly more than two children.

  • It is not clear what an in-order traversal would mean for the second input: the concept of “in-order” is only well-defined for binary trees, not for general trees. You’d have to agree on some generalisation of that concept. You could for instance say that an internal node is visited after its first child and before any other children.

  • Your tree creation function will get into an error if a node has just one child.

  • The check for a complete tree is not correct. For instance, it will return True for this binary tree:

            A
           / 
          B   C
         / 
        D   E
       / 
      F   G
    
  • It is not clear how the dictionary representation would define a binary tree that has nodes without a left child, like for instance this one:

            A
             
              B
    

    In the dictionary you don’t have a distinction between left and right, and so it would be just:

    {
        'A': ['B'],
        'B': None
    }
    

    You could agree to add a None inside the adjacency list to represent a missing left child, but this becomes awkward for when you have more than two children. For instance, what would this mean:

    {
        'A': [None, 'B', 'C'],
        'B': None,
        'C': None,
    }
    

    Is this not a binary tree, or is it? And if it is, then is ‘B’ a left child? We can imagine other weird things… This is not really a problem with your code, but just an observation that this input format does not seem well-defined (yet) for representing some binary trees.

Possible solution

I would suggest not to convert the input dictionary to some other structure. The dictionary is fine to work with as-is.

Here is a possible implementation, working directly with the dictionary representation.

Like you seemed to assume in your code, this code assumes that an input dictionary is guaranteed to represent a tree rooted in node ‘A’. So: no cycles, for each node there is a key in the dictionary, all edges are directed (listed at the parent key in the dictionary), and there is exactly one root-to-node path for every node in the tree.

tree1 = {
    'A': ['B', 'C'],
    'B': ['D', 'E'],
    'C': ['F', 'G'],
    'D': None,
    'E': None,
    'F': None,
    'G': None
}

tree2 = {
    'A': ['B', 'C', 'D'],
    'B': None,
    'C': None,
    'D': None
}

def pre_order(tree, root):
    def order(node):
        yield node
        for child in tree[node] or []:
            yield from order(child)
    
    return [] if root is None else list(order(root))

def in_order(tree, root):
    def order(node):
        if tree[node]:
            yield from order(tree[node][0])
        yield node
        if tree[node]:
            for child in tree[node][1:]:
                yield from order(child)
    
    return list(order(root)) if tree else []

def post_order(tree, root):
    def order(node):
        for child in tree[node] or []:
            yield from order(child)
        yield node
        
    return list(order(root)) if tree else []


def tree_height(tree, root):
    def height(node):
        return 1 + max(map(height, tree[node] or []), default=-1)

    return height(root) if tree else -1

def is_binary_tree(tree):
    return not tree or all(not children or len(children) <= 2 for children in tree.values())

def is_full_tree(tree):
    return not tree or len(set(len(children) if children else 0 for children in tree.values())) <= 2

def is_complete_tree(tree, root):
    if not tree or len(tree) <= 1:
        return True
    degree = len(tree[root])
    
    # perform a breadth-first traversal
    q = [root]
    at_bottom = False
    for node in q:
        if tree[node] and (len(tree[node]) > degree or at_bottom):
            return False
        if not tree[node] or len(tree[node]) < degree:
            # As soon as one parent has not a complete set of children, no
            #   other parents (in BFS order) should have children
            at_bottom = True
        if tree[node]:
            q.extend(tree[node])

    return True


def count_nodes(tree):
    return len(tree)


def analyse_tree(tree, name, root):
    total_nodes = count_nodes(root)
    print(f"Tree {name}:")
    print("Pre-order:", pre_order(tree, root))
    print("In-order:", in_order(tree, root))
    print("Post-order:", post_order(tree, root))
    print("Height of the tree:", tree_height(tree, root))
    print("Is it a binary tree:", is_binary_tree(tree))
    print("Is it a full tree:", is_full_tree(tree))
    print("Is it a complete tree:", is_complete_tree(tree, root))
    print()

analyse_tree(tree1, "1", "A")
analyse_tree(tree2, "2", "A")

Trang chủ Giới thiệu Sinh nhật bé trai Sinh nhật bé gái Tổ chức sự kiện Biểu diễn giải trí Dịch vụ khác Trang trí tiệc cưới Tổ chức khai trương Tư vấn dịch vụ Thư viện ảnh Tin tức - sự kiện Liên hệ Chú hề sinh nhật Trang trí YEAR END PARTY công ty Trang trí tất niên cuối năm Trang trí tất niên xu hướng mới nhất Trang trí sinh nhật bé trai Hải Đăng Trang trí sinh nhật bé Khánh Vân Trang trí sinh nhật Bích Ngân Trang trí sinh nhật bé Thanh Trang Thuê ông già Noel phát quà Biểu diễn xiếc khỉ Xiếc quay đĩa Dịch vụ tổ chức sự kiện 5 sao Thông tin về chúng tôi Dịch vụ sinh nhật bé trai Dịch vụ sinh nhật bé gái Sự kiện trọn gói Các tiết mục giải trí Dịch vụ bổ trợ Tiệc cưới sang trọng Dịch vụ khai trương Tư vấn tổ chức sự kiện Hình ảnh sự kiện Cập nhật tin tức Liên hệ ngay Thuê chú hề chuyên nghiệp Tiệc tất niên cho công ty Trang trí tiệc cuối năm Tiệc tất niên độc đáo Sinh nhật bé Hải Đăng Sinh nhật đáng yêu bé Khánh Vân Sinh nhật sang trọng Bích Ngân Tiệc sinh nhật bé Thanh Trang Dịch vụ ông già Noel Xiếc thú vui nhộn Biểu diễn xiếc quay đĩa Dịch vụ tổ chức tiệc uy tín Khám phá dịch vụ của chúng tôi Tiệc sinh nhật cho bé trai Trang trí tiệc cho bé gái Gói sự kiện chuyên nghiệp Chương trình giải trí hấp dẫn Dịch vụ hỗ trợ sự kiện Trang trí tiệc cưới đẹp Khởi đầu thành công với khai trương Chuyên gia tư vấn sự kiện Xem ảnh các sự kiện đẹp Tin mới về sự kiện Kết nối với đội ngũ chuyên gia Chú hề vui nhộn cho tiệc sinh nhật Ý tưởng tiệc cuối năm Tất niên độc đáo Trang trí tiệc hiện đại Tổ chức sinh nhật cho Hải Đăng Sinh nhật độc quyền Khánh Vân Phong cách tiệc Bích Ngân Trang trí tiệc bé Thanh Trang Thuê dịch vụ ông già Noel chuyên nghiệp Xem xiếc khỉ đặc sắc Xiếc quay đĩa thú vị
Trang chủ Giới thiệu Sinh nhật bé trai Sinh nhật bé gái Tổ chức sự kiện Biểu diễn giải trí Dịch vụ khác Trang trí tiệc cưới Tổ chức khai trương Tư vấn dịch vụ Thư viện ảnh Tin tức - sự kiện Liên hệ Chú hề sinh nhật Trang trí YEAR END PARTY công ty Trang trí tất niên cuối năm Trang trí tất niên xu hướng mới nhất Trang trí sinh nhật bé trai Hải Đăng Trang trí sinh nhật bé Khánh Vân Trang trí sinh nhật Bích Ngân Trang trí sinh nhật bé Thanh Trang Thuê ông già Noel phát quà Biểu diễn xiếc khỉ Xiếc quay đĩa
Thiết kế website Thiết kế website Thiết kế website Cách kháng tài khoản quảng cáo Mua bán Fanpage Facebook Dịch vụ SEO Tổ chức sinh nhật