Arbre binaire presque complet

On s'intéresse dans cet exercice aux arbres binaires presque complets. Un tel arbre binaire est soit :

  • un arbre vide ;

  • un arbre binaire dont tous les niveaux sont remplis à l'exception éventuelle du dernier qui, s'il n'est pas entièrement rempli, est « tassé » à gauche : tous les nœuds présents au dernier niveau se trouvent sur la gauche de l'arbre binaire.

Un arbre binaire presque complet

flowchart TD
    a((a)) --> b((b))
    a      --> c((c))
    b      --> d((d))
    b      --> e((e))
    c      --> f((f))
    c      ~~~ g(( ))
    style g fill:none,stroke:none,color:none
    classDef noeud font-family:consolas;
    class a,b,c,d,e,f noeud;

On n'a pas représenté les arbres binaires vides.

Cet arbre binaire est presque complet : les deux premiers niveaux sont entièrement remplis, les nœuds du dernier niveau se trouvent sur la gauche.

Un arbre binaire presque complet de taille \(n\) peut être représenté en machine par un tableau de \(n+1\) valeurs. En indexant les valeurs à partir de \(0\), on trouve :

  • une valeur quelconque à l'indice \(0\) ;
  • la valeur portée par la racine à l'indice \(1\).

Pour les autres nœuds, on considère les règles suivantes. Si la valeur d'un nœud est stockée à l'indice \(k\) :

  • si son sous-arbre gauche est non-vide, sa valeur est stockée à l'indice \(2k\) ;
  • si son sous-arbre droit est non-vide, sa valeur est stockée à l'indice \(2k+1\).

Avec Python, on peut donc représenter les arbres binaires presque complets à l'aide de listes. On place la valeur None à l'indice 0.

L'arbre vide est donc représenté par la liste [None].

Représentation de l'arbre binaire vu plus haut

L'arbre binaire dessiné plus haut a une taille de \(6\). Il est donc représenté par une liste de longueur 7 :

# indices   0   1    2    3    4    5    6
arbre = [None, 'a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f']

Le 'b' se trouve a l'indice 2. On trouve bien 'd' à l'indice 2*2 = 4 et 'e' à l'indice 2*2 + 1 = 5.

1. Taille de l'arbre binaire

Écrire la fonction taille qui prend en paramètre une liste représentant un arbre binaire presque complet et renvoie sa taille.

Exemples
>>> taille([None])
0
>>> taille([None, 'a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f'])
6

###(Dés-)Active le code après la ligne # Tests (insensible à la casse)
(Ctrl+I)
Entrer ou sortir du mode "deux colonnes"
(Alt+: ; Ctrl pour inverser les colonnes)
Entrer ou sortir du mode "plein écran"
(Esc)
Tronquer ou non le feedback dans les terminaux (sortie standard & stacktrace / relancer le code pour appliquer)
Si activé, le texte copié dans le terminal est joint sur une seule ligne avant d'être copié dans le presse-papier
Évaluations restantes : 10/10

.339.128013nximwOgyk02P;o, }uRalt/sbrvce.^!3)Afh{-:1S=é_dqp(050V0E0x0v0e0w0z0r0D0w0v0z0z0S010x0e0X010406050z0t0f0f0v0B0j040R0p0w0t0?0p0c0r020v0f0X0o0r0u0E100B0W0t0E0z050y0}0 11130{0X041r1y051B0y1B1D1y0{0V0e0C0+0-0/0;0M0e0i0M0w1R0M0x0_050$0A0w0E1M0.0:011Q1S1U1S0x1!1$1Y0x0A0p0V131Z0B1z0x0M0+160z0X0v0c0;0m011(1O010L0(0E0c1e0E1Y23252a1*2d1$2g0f2i040b0r0n0B0p0X0p0z0e191b0!210B0B0E0D2D1r2k0c1z0y1 2P0x1}1|1~0V2m0;1U0c2f2A1Y1J1L0,1)2Z0e2#0c1_1K1Y0X2I1z2N2P2`0|241b2+2b2:0B100w0_0Q2M2~0`2}2l301*32340_0m38252P2@0E2P2)2S0V2W2Y010D1_2s0Z1K1z3m2_393j2O053v0!3C3c1N1*0k0_0!0L3E3J2 3L0;0g0_0r3R3b3T2,010c0L0_0$0(1$3Z2N3t0^040Y3.2~3t0c0_110A2I3@3K3$3;0J0P3R060r473Y3/3d0;3N042I0x0t0B0c3R493^4b3%0A0_2p3 3#2b3;3?1s3D4a3U3%3{0B3}0E4s3:0_0J4k3!3t0p0_0O4K4z3$0f0e36451r3H3n1A2^1r3p1r0x3r4(2U2Q1^1`2S0v1#4Z0y3p1x3S3t2I0f0U0L0v0k0E0U0M0I0_1j1l1n1p0r444x3k1A3a1y0h1b2:0x0E0B0v0r590q0r0V250*1$0+0.0r2@0T0D0e0*2F0D0#5l0r2I5A0z2f0$2D5s5a3|2I0*0A2.0%5T5z5T59211f1$0x0z5r1a5z0E185s1a0D0r0p0A5l0c0e0B0r0-0r3+0w5w2F0w005S1%2f0r2#0r4 5D250x5p0t000t6a0z0p0t0z2T0v2K0e5,0P3Y4Y3t1,1T1V1X4`4n0c4p044r5d3F4R4u0_4w2|6K3e4C4E4G4n424Q4m4A4N044P6I044l402b4T4V6$4X3w040F5f4_0K2.2B5}1%0D0v0w0D0t0w5Q5}5o60626i1b665$0X0$0c6f4L4n112C0M105l0d0_090Y0Q0l0G0N7q0s094J6$690a0t0V0*6k5m5o240*0X170*3v5%0e1n0T690e5}1a0i6g6{0E177S0V770r790C0e2F0H6=4$0#0%0)04.
2. Hauteur de l'arbre binaire

Écrire la fonction hauteur qui prend en paramètre une liste représentant un arbre binaire presque complet et renvoie sa hauteur.

Une version valide de la fonction taille est disponible dans l'éditeur ci-dessous. Vous pouvez directement l'utiliser sans l'importer.

Exemples
>>> hauteur([None])
0
>>> hauteur([None, 'a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f'])
3

###(Dés-)Active le code après la ligne # Tests (insensible à la casse)
(Ctrl+I)
Entrer ou sortir du mode "deux colonnes"
(Alt+: ; Ctrl pour inverser les colonnes)
Entrer ou sortir du mode "plein écran"
(Esc)
Tronquer ou non le feedback dans les terminaux (sortie standard & stacktrace / relancer le code pour appliquer)
Si activé, le texte copié dans le terminal est joint sur une seule ligne avant d'être copié dans le presse-papier
Évaluations restantes : 10/10

.339.128013nmwOgPo,*6uRèa8bsrvce!j-1`S9_d(Lxiyk02; 5à+l4t/.3)Afh:=é7qDp050F0w0V0p0J0T0s0P0v0T0p0s0s0(010V0J0-010406050s0m0d0d0p0t0K040C0i0T0m110i0c0P020p0d0-0O0P0n0w1b0t0+0m0w0s050W181a1c1e160-041C1J051M0W1M1O1J160F0J0u0_0{0}0 0$0J0g0$0T1$0$0V14050;0r0T0w1X0|0~011#1%1)1%0V1/1;1-0V0r0i0F1e1.0t1K0V0$0_1h0s0-0p0c0 0N011?1Z010#0?0w0c1p0w1-2e2g2l1^2o1;2r0d2t040b0P0h0t0i0-0i0s0J1k1m0/2c0t0t0w0v2O1C2v0c1K0W2a2!0V2827290F2x0 1)0c2q2L1-1U1W0`1@2.0J2:0c241V1-0-2T1K2Y2!35172f1m2_2m2~0t1b0T140A2X3915382w3b1^3d3f140N3j2g3l2Y2-013q0p3g040Y3u2Z163x3o0 3A3C0U3F3w393y3L140Q3O3H3Q3J3z0i3e3B140l3V3m3a1Y3p3!3r040*3)3I3,3K3.3$040q3=3X3@3Z3#3C0D3O1L331C2@2%0F2+3y0v242D0.1V1K320w343k444d0/4l3n3 0L140/0#443?2`010e140P4x3~4z0c0#140$0p1j0w0m0t4E4r4z13040G4Q3+4G141c0r2T4W3y4T0Z0%3V0P4-4D4y2m4t040J4w1D3k4/4F3c0r142A4%3Y4T4V4_3v3*3R4Z0t4#0w513 4)3O4{4R2m0i140(0(5g573Y0d0J3h5d4S144+553G4.5A5h4X4;142T0V4O0c5o4:1^5r140M4,4.5p3 0c140J5K4|1^5k045n5y045C3R4~04505%5S5v4U5u3c595b5=1^5f5%5)3Y5!0z5X5i5M5s043i5%065A5/5?040V615D5Z5l6e3y5N655Q4-6a1^4=0e1#1;6i3Y5U4?6u3 5!0x5$355}3 6k66375L0 4T5x35685B6n6J3z5V6y4z5!6C4`6o3K6T5|6Z015!0W0W6U2m6k3t676P6Q5Y6!6c6,6g5#6_6@6d6$6R5!0S6|016G6m6E4z4=5G5I736w6~6N1C4o4k457i0W481C0V4a7n2)2#23252%0p1:7k481I4q6f0 2T0d0E0#0p0L0w0E0$0Y141u1w1y1A0P6M4m1P3l1J0H000J0F0)1=1A0V0P2Q2f0t110t7+0m0P0c0a0m2,1;0P0-1i0^0R7+2I2N1=0F7=0/0t0c0J0w7:890u0w4L0P0G7@7_7+7!0c1U0v1=057h3y1`1(1*1,7B586x6 6?6(6h8B623K5+5-6I8C535_6@4!4$5.6R5{6D6%5 73755.0W7h040Z0P0:7+1=7E1l0V8b0P800{0P0t0p0v2|0w0X2G0i4O0_1=7H0J2T0P1l7+1V0J0s1=8p7*2|8o1=7-8*0m0I0P0y0m0s1y00800p1~0w9e940T8m9f8*0P8=8@8_2:0X1L7X040f1m2K4O8@2N0P4L0}0J0j8:9B8m8e0t9a9U7-7/9A9C8^8`8h8;9y0J8p4D8s3Y8u1|1+2u8C8Y378!4e8$8(7*0/0s8p8n942Q0s8~0s0z8P1=0g4L0v0$7(1ma99nac5a94af0mah8{0P0,2g0^9:0v0|951m4L9O7*5x1S4g2^3 9@8w9`8G2n2p2B2D2F0C0v0t127*0h0K2a1l444j7B364m8#6%4=4v8N4A4Ca:4H4J4L8.4Oa:8M8R8C6wada|144*766%7d736W7c140;0?6ta~aOa}8KaOb0ao5cbf7C018T3k6O6=bj4Jb88E8U6R6k5P6:5R6R6w5W8Fbob9bH6j646Hbr696R6q6sbmbya 6#bUaO5!020T0V0O6X3v776b7e4m8S5w76bPbV8AbXbIbx6Ybz646/b@3y5!0kbab?bO6;b6bvbK5~b_b)c6040$bw0472c86FbMb5bQ5F0:7bci4Ycd3)9~4p7j2!7z1N040H7S2@990J1l0^180v8p9S8e0^9h8r4e8t1*9^8x6%6.44cu4k0P0)0u0i7R0c7*1;ax1l9Y2McG8(1m0r2|0=2T8|0!2|2M9U2MaB2c0c2M0F0oa77Sad0^2~0c0z0u7#1A9U8=4K4M8 0F000maCbl0Pc?2r939g2T9o1z2c1q1;7*7)9B0J7%9Q7=2~0d5b9Ac?0VcN8b2C1~2ga2000)aVdt9B0p0Pbc0T7{2Q8p1i0J0z8_9G7W7AcB0^2(0i990P0#1l2VcFd20P181VdS7Sa9c)7+d{dG9S0P0u3Bde0^aG3l0m0T3l1)9I2q0P1j0?99dS9;cQ9?cSaM8y6v5+drcXa,d/aIcR1{ew6%2z2q2s14aTdW0-aYa!0$a$5.a(3*a*56a,cm04a/bn3y4B5(a?4Icda_4N4Pe%521454bibobk5^e;5eb37U3vbsb*3pbbcfb(2Zf26}0=d$bTb-8Le?a?5@8Qe^4(b3cl8C4=4@c2b,cb705lf6e*b{5Ob204e 5zc5e!7a888X64bB6Nb;aO79cofGcq4}4 2qfze@fdbjez2|fUfg6^e|5:0Z0Zcf60fQ633s5gf8010v0A1403dq2|0G0V8%dC320)2o0I0)7|1c0P0B0M0r0Be60c0vd0al0s2(0=7*b}br7g9 cw474h160Wek16guczemeo1)0sercPd(aKev1}aNe_4 0i0ggl56cY5(ef1T1VeF8vgHex3 eJaReM0PaUaWeP2GeReT37eV9}37eZfn6w0#2I0da:e)4Df%3c6w1b2ag`a=g}6pbF1q3!frf7cc0TgLgN3G3WfM4u0w4^fj3Yg{e+a^dje:hle}5;h48Oblfzb4bCbtgJf$b~c96{f-f9bdfc56b.huhscrb1hvbpflhAf;fohkb`b=h9fw8C6Wfvf;bAfzfB156;hVcn5HfPhEcjfyhUa-h:cph?4G5+2|h!6%bhfWhChcgMf!hRb7hR4)f*hH8DcgfH5t67gncv1P467lgr1Cgwgw1J7}9n95aW0gc@0T9U0p8egegD9bgFeGgWb6h c)a:5!d.hO6bdM0E2A0gh1ibe?id9}8#0P1y0J8?2qc$8a9B1=dIdK2QdM0^dldnc;118/gReEeuiI9_gX4zgZeL2Eg$eOeQa#5JeU46g/a+goe!e$iQ1^hni9e,dia`hri4fkhNjq6vfhhK2Zi2e~fmbuhDhYbYcahabEbbfabeji6Kffi9jvhyjAbohWfqf5h(cVfIh+b:bDfnh{h=jDboh*h_fEfOjah}b+iN14iPjt5T14iSiUiWjLhS4UiZgmgPgpio0u3lgt0Jk7ehk70/d#0s04.