“简单”Trie实施

时间:2014-04-20 12:52:28

标签: java data-structures tree trie multiway-tree

我需要为大学项目实现Trie(用Java)。 Trie应该能够添加和删除字符串(第1阶段)。

我每天花费几个小时(最近几天)试图找出如何做到这一点并且每次都惨遭失败。

我需要一些帮助,互联网上的例子和我的教科书(Java中的数据结构和算法,Adam Drozdek)没有帮助。

信息

  1. 我正在使用的节点类:

    class Node {
        public boolean isLeaf;
    }
    
    class internalNode extends Node {
        public String letters;  //letter[0] = '$' always.
        //See image -> if letter[1] = 'A' then children[1] refers to child node "AMMO"
        //See image -> if letter[2] = 'B' then children[2] refers to internal node "#EU"
        public TrieNode[] children = new TrieNode[2];
    
        public TrieInternalNode(char ch)
        {
            letters = "#" + String.valueOf(ch);//letter[0] = '$' always.
            isLeaf = false;
        }
    }
    
    class leafNode extends Node
    {
        public String word;
        public TrieLeafNode(String word)
        {
            this.word = new String(word);
            isLeaf = true;
        }
    }
    
  2. 以下是我需要遵循的插入伪代码:(警告它非常模糊)

    trieInsert(String K)
    {
        i = 0;
        p = the root;
        while (not inserted)
        {
            if the end of word k is reached
                set the end-of-word marker in p to true;
            else if (p.ptrs[K[i]] == 0)
                create a leaf containing K and put its address in p.ptrs[K[i]];
            else if reference p.ptrs[K[i]] refers to a leaf
            {
                K_L = key in leaf p.ptrs[K[i]]
                do
                {
                    create a nonleaf and put its address in p.ptrs[K[i]];
                    p = the new nonleaf;
                } while (K[i] == K_L[i++]);
            }
            create a leaf containing K and put its address in p.ptrs[K[--i]];
            if the end of word k is reached
                set the end-of-word marker in p to true;
            else
                create a leaf containing K_L and put its address in p.ptrs[K_L[i]];
            else
                p = p.ptrs[K[i++]];
        }
    }
    
  3. 我需要实现以下方法。

    public boolean add(String word){...}//adds word to trie structure should return true if successful and false otherwise
    
    public boolean remove(String word){...}//removes word from trie structure should return true if successful and false otherwise
    
  4. 我找不到要删除的伪代码,但如果插入不起作用删除不会帮助我。

  5. 以下是我需要实施的Trie的图片。

  6. enter image description here

    1. 我知道如果像这样实施,Trie仍然效率低下,但目前我不用担心这个。

    2. 本书提供的实现类似于我需要做的但不使用单词char('$')的结尾,只存储没有前缀的单词在子节点{{1 }}

    3. 约束

      1. 我需要在JAVA中实现trie。
      2. 我可能不会导入或使用任何Java的内置数据结构。 (即没有Map,HashMap,ArrayList等)
      3. 我可以使用Arrays,Java原始类型和Java字符串。
      4. Trie必须使用http://mathcs.duq.edu/drozdek/DSinJava/SpellCheck.java(美元)符号来表示单词结尾。 (见下图)
      5. enter image description here

        1. 我可能会认为现在会插入包含$符号的单词。
        2. 我需要以与本书相同的方式实现它。
        3. 单词的情况无关紧要即。所有单词都将被视为小写
        4. Trie应该只存储单词结尾字符和适用于单词而不是整个字母的字符(如某些实现)。
        5. 我不希望任何人为我做这个实施(除非他们有一个躺着:P)我真的需要帮助。

1 个答案:

答案 0 :(得分:2)

首先,我认为你不应该让叶子节点和内部节点分开类。我建议使用isLeaf()方法创建通用节点类。如果节点没有子节点,则此方法将返回true。

这是您需要实现的功能的一些更高级别的伪代码。为简单起见,我假设存在一个名为getIndex()的方法,该方法返回与字符对应的索引。

Insert(String str)
    Node current = null
    for each character in str
        int index = getIndex(character)
        if current.children[index] has not been initialized
            initialize current.children[index] to be a new Node
        current = current.children[index]

您可以轻松扩充此伪代码以满足您的需求。例如,如果要在插入不成功时返回false:

  • 如果输入字符串为空,则返回false
  • 如果输入字符串包含无效字符,则返回false

现在,这里有一些更高级别的伪代码用于删除。

Remove(String str)
    Node current = null
    for each character in str
        int index = getIndex(character)
        current = current.children[index] 

    // At this point, we found the node we want to remove. However, we want to 
    // delete as many ancestor nodes as possible. We can delete an ancestor node 
    // if it is not need it any more. That is, we can delete an ancestor node 
    // if it has exactly one child. 

    Node ancestor = current
    while ancestor is not null
        if ancestor has 2 or more children
            break out of loop 
        else if ancestor has less than 2 children
            Node grandAncestor = ancestor.parent
            if grandAncestor is not null
                reinitialize grandAncestor.children // this has the effect of removing ancestor

        ancestor = ancestor.parent   

在非常高的级别,我们将输入字符串跟随到我们要删除的节点。在此之后,我们在父指针之后遍历树并删除具有1个子节点的每个节点(因为不再需要它)。一旦我们到达一个有两个孩子的节点,我们就会停止。

与Insert一样,我们可以轻松地扩充此伪代码,以便在删除失败时返回false:

  • 如果输入字符串为空,则返回false
  • 如果输入字符串包含无效字符,则返回false
  • 如果输入字符串指向不存在的节点
  • ,则返回false

如果您的Node类具有父字段,则最容易实现删除。但是,可以在没有父点的情况下实现该方法,但是更加困难。您可以看到棘手的实现here的示例。