是否有最优算法来计算组件的净需求？

Question

说我有一个项目列表，例如5张桌子，5把椅子等。 每张桌子由4条腿和一个桌面组成。 每条腿由2块木头组成，桌面由5块木头和4个螺丝等组成。

我有一个项目组件列表，它存储在一个包含列（item1，item2，amount）的数据库中，其中item2是item1的一个组件，而＆＃39; amount＆＃39;是所需的item2数量。

我想计算最低级别材料列表的总净需求，而不考虑层次结构级别的数量，是否有最佳方法可以做到这一点？

如果重要，我打算用Java做这件事。

Answer 1

您实际上已经描述过您的解决方案了！

你可以做的是创建一棵树。实际上，有几棵树，因为你提到的椅子和桌子都是独立的树木。

节点应该包含item1，其子节点应该是其每个组件，以及它所需的子节点数。所以，你有一个孩子的名单，即（Wood，2）（Nail，4）

在创建节点时，将它们添加到地图中，以便您可以轻松跟踪项目是否已制作，以便您可以使用相同的项目。应始终将没有父节点的节点添加到树列表中。应该从树的列表中删除具有父节点的节点（树根是此定义中的顶级组件）。

填充树时，请使用以上信息。没有父=新树。然后检查它是否使用任何树来构建其组件。如果是，请从树列表中删除该树。

所以我们假设我们有腿椅桌面椅子桌面

我们将Leg添加为root。它里面有儿童木材和钉子，我们创造了它。

然后我们添加使用Leg的Chair，所以我们从树列表中删除Leg并将其添加到Chair，并将Chair添加到树列表中。

TableTop由wood构成，因此我们将Wood节点添加为子节点，但TableTop和Chair不相关，因此TableTop现在是一棵新树。

ChairTop是Chair的一部分，所以我们将它作为一个孩子添加到Chair中，如果不是木头，它的部分被添加为节点。

Desk由TableTop组成，因此它成为根，而TableTop不再是树的根。

最终结果是桌椅作为树木; TableTop，ChairTop，Leg作为节点;木头和其他任何叶子节点。

所有树木的最低级别材料是基本组件。

完成后，您可以编写一个基本上遍历子项的方法，并传回一个项目/计数列表，以便正确地将所有内容相乘。

Answer 2

我认为树不是最好的结构。请考虑以下图表：

这里的椅子由2根木棍和4块木板制成。您还可以创建支持，用1根原木制作4根木棍，称1根木棒需要0.25根原木。

但是，不是树。您可以通过创建2个raw wood节点将其强制为树，但是在更大的图表上会导致巨大的内存效率低下。

你所拥有的是一个Oriented graph with no oriented cycles（定向循环会坏，就像你需要锤子制铁，但你需要铁来制造锤子）。

现在，如何有效地查找基本元素？我们假设在程序运行期间不会更改数据库，这将允许我们进行一些优化。如果您正在寻找时间效率，我建议每个节点都有一个创建此节点元素所需的Map<String, Double>原始地图。要初始化此映射，只需将此节点子节点的所有映射相加，再乘以创建此元素所需元素的系数。如果孩子的地图尚未初始化，则递归初始化。

问题是如何经常查看数据库？为了更方便，我会在名称和现有节点之间保留一个额外的Map<String, Node>地图，就像你看到那把椅子需要木棍一样，你可以看看你是否已经使用木棍做其他事情，因此你没有需要重新计算他​​们的原材料。所以你只在数据库中查看你需要的东西，而不是两次相同的东西。

或者对于较小的数据库，您可以在开始时初始化整个图形，但是如果没有请求某些项目，您就会冒着浪费时间和内存的风险。

修改

如果我们想让数据库改变，问题会变得复杂，让我们考虑更多的节点：

如果红线改变了它的值（例如，找到了创建预处理木材的更有效方法），那么我们需要使所有橙色节点无效（通过某些isValid标志或其他东西）。如果每个节点都记得它的父母，我们可以很容易地做到这一点。

当请求chair的材料时，需要重新验证它，因此它会询问wooden stick，还需要重新验证，等等。但是，chair会要求wooden plank重新评估，但不会导致processable wood重新评估，因为它仍然有效从wooden stick被验证的时间开始。

@Compass：这就是你得到的行为，因为这个图是而不是一棵树。如果它是树，它看起来像这样：

（实际上是forest，我们必须首先省略方向，但想法是一样的）现在想象保持更新的东西是多么困难。

Answer 3

尝试一下：

HashMap<String, Integer> bom;
void componentLookup(String itemCode) {
  List<ComponentEntry> ces = findByItem1(itemCode);
  for (ComponentEntry ce : ces) {
    if (ce.item2 == null) {
      // component without child-components, update the BOM...
      if (bom.containsKey(ce.item1)) {
        bom.put(ce.item1, bom.get(ce.item1) + ce.amount);
      } else {
        bom.put(ce.item1, ce.amount);
      }
    } else {
      // component with child-components, proceed deeper lookup...
      componentLookup(ce.item2);
    }
  }
}

Answer 4

您要求的基本上是Tree Traversal，是的，有一些最佳算法可以访问树。 我相信这是一棵树，因为你不想拥有循环依赖，即你不希望item1依赖于item2，并且同时广告item2依赖于item1（通常你不想要更多复杂的周期）。

有许多算法可用于depth-first-search和breadth-first-search。您可以选择最适合您的时间和空间需求的（您可以在提供的链接中找到有关时间和空间的其他信息）。您还可以找到Java代码。