先上张图,从百度百科盗过来的。
又称单词查找树,是一种[树形结构],是一种哈希树的变种。典型应用是用于统计,排序和保存大量的字符串(但不仅限于字符串),所以经常被搜索引擎系统用于文本词频统计。它的优点是:利用字符串的公共前缀来减少查询时间,最大限度地减少无谓的字符串比较,查询效率比哈希树高。
根节点不包含字符,除根节点外每一个节点都只包含一个字符; 从根节点到某一节点,路径上经过的字符连接起来,为该节点对应的字符串; 每个节点的所有子节点包含的字符都不相同。
图中红点表示有单词结尾,比如两个单词app跟apple,其实apple是涵盖了app的,所以必须得有一个End来表示单词是否结尾,一个end来表示一个单词。
这里我们用Java来模拟一个Trie树
class TrieNode {
TrieNode preNode = null;
boolean isEnd = false;
int deep = 0;//做hash使用,防止一个单词里面有多个char的时候hash是一样的,可能导致删除出错
char content = 0;
LinkedList child = new LinkedList<>();
}
其实就几个必要的东西:
1. isEnd:是否是红点,也就是是否是word的结尾
2. content:当前节点到parent节点存储的字母
3. LinkedList
其实字典树最常见的两个操作是 查询 跟 添加 操作,其实就是很简单的逻辑了,代码贴在下面。
稍微复杂些的是删除的操作,比如我有这么一个树,树中有这么两个单词apple跟app:
如果我需要删除 app这个单词,我只需要把 红点 p这个节点由红色变为白色就好了,就可以了。
但如果我需要删掉 apple,那我要做的不止要把 e变为白色,还需要找到父节点 l,把 l也删掉。
当然如果我要删掉apk这个树中不存在的单词,显然也是失败的。
所以移除word,三种情况:
- word在list中不存在,直接返回失败
- word最后一个char 没有child,则删掉此节点并朝 root 查找没有child && isEnd=false 的节点都删掉
- word最后一个char 有child,则把isEnd置为false
而为了能找到父节点,我在Node中加了个parentNode属性,可能还有更好的解决办法。
还有个稍微复杂些的是遍历操作,树的遍历需要用到递归,说到递归,就得想到回溯法,可以看一下我写的回溯法的一个文章。
package structure;
import util.LogUtil;
import java.util.LinkedList;
/**
* Created by yocn on 2019/6/13.
* 字典树实现
*/
public class TrieTree {
private TrieNode root = new TrieNode();
class TrieNode {
TrieNode preNode = null;
boolean isEnd = false;
int deep = 0;//做hash使用,防止一个单词里面有多个char的时候hash是一样的,可能导致删除出错
char content = 0;
LinkedList child = new LinkedList<>();
TrieNode() {
}
TrieNode(char content) {
this.content = content;
}
@Override
public String toString() {
return "\n" + "{" +
"End=" + isEnd +
", d=" + deep +
", c=" + content +
", c=" + child +
'}';
}
@Override
public int hashCode() {
return content + deep;
}
@Override
public boolean equals(Object obj) {
return obj instanceof TrieNode && (((TrieNode) obj).content == content);
}
void setPreNode(TrieNode node) {
preNode = node;
}
TrieNode getPreNode() {
return preNode;
}
/**
* child中删掉某个Node
*
* @param node 需要删掉的node
*/
void removeChild(TrieNode node) {
for (TrieNode aChild : child) {
if (aChild.content == node.content) {
child.remove(aChild);
break;
}
}
}
/**
* child中是否有此Node
*
* @param character 保存的char
* @return 存在返回不存在返回Null
*/
TrieNode getNode(Character character) {
for (TrieNode aChild : child) {
if (aChild.content == character) {
return aChild;
}
}
return null;
}
}
/**
* 添加一个word
* apple
*
* @param word 需要添加的词
*/
public void addWord(String word) {
int deep = 0;
TrieNode currNode = root;
while (deep < word.length()) {
/*
* 判断当前node的child,如果为空直接添加,不为空,查找是否含有,不含有则添加并设为currNode,含有则找到并设置为currNode
*/
char c = word.charAt(deep);
if (currNode.child.contains(new TrieNode(c))) {
currNode = currNode.getNode(c);
} else {
TrieNode node = new TrieNode(c);
node.setPreNode(currNode);
node.deep = deep + 1;
currNode.child.add(node);
currNode = node;
}
if (deep == word.length() - 1) {
currNode.isEnd = true;
}
deep++;
}
}
/**
* word在map中是否存在
*
* @param word 需要查找的word
* @return 是否存在
*/
public boolean hasWord(String word) {
int deep = 0;
TrieNode currNode = root;
while (deep < word.length()) {
char c = word.charAt(deep);
if (currNode.child.contains(new TrieNode(c))) {
currNode = currNode.getNode(c);
} else {
return false;
}
if (deep == word.length() - 1) {
return currNode.isEnd;
}
deep++;
}
return false;
}
/**
* 移除word,几种情况:
* 1、word在list中不存在,直接返回失败
* 2、word最后一个char 没有child,则删掉此节点并朝 root 查找没有child && isEnd=false 的节点都删掉
* 3、word最后一个char 有child,则把isEnd置为false
*
* @param word 需要移除的word
* @return 是否移除成功
*/
public boolean removeWord(String word) {
if (word == null || word.trim().equals("")) {
return false;
}
if (hasWord(word)) {
return false;
}
int deep = 0;
TrieNode currNode = root;
while (deep < word.length()) {
char c = word.charAt(deep);
if (currNode.child.contains(new TrieNode(c))) {
currNode = currNode.getNode(c);
} else {
return false;
}
if (deep == word.length() - 1) {
if (currNode.child.size() > 0) {
//3、word最后一个char 有child,则把isEnd置为false
currNode.isEnd = false;
return true;
} else {
//2、word最后一个char 没有child,则删掉此节点并朝 root 查找没有child && isEnd=false 的节点都删掉
TrieNode parent = currNode.getPreNode();
while (parent != null) {
if (parent.child.size() == 0 && !parent.isEnd) {
parent.removeChild(currNode);
currNode = parent;
} else {
return true;
}
}
}
}
deep++;
}
return false;
}
/**
* 前序遍历所有节点
*/
public void traverseTree() {
visitNode(root, "");
}
private void visitNode(TrieNode node, String result) {
LogUtil.Companion.d("node.content->" + node.content);
String re = result + node.content;
for (TrieNode n : node.child) {
visitNode(n, re);
LogUtil.Companion.d("result->" + re);
}
}
}