Question

我在C＃中寻找树或图数据结构，但我想没有提供。 An Extensive Examination of Data Structures Using C# 2.0解释了为什么。是否有一个方便的库，通常用于提供此功能？也许通过一种策略模式来解决文章中提出的问题。

我觉得实现自己的树有点傻，就像我实现自己的ArrayList一样。

我只想要一个可以不平衡的通用树。想一下目录树。 C5看起来很漂亮，但它们的树结构似乎被实现为更适合搜索的平衡红黑树，而不是表示节点的层次结构。

Answer 1

我讨厌承认，但我最后使用链表编写自己的树类。在一个不相关的说明中，我刚刚发现了这个圆形的东西，当它附在一个我称之为“轴”的东西上时，可以更方便地运输货物。

Answer 2

我最好的建议是没有标准的树数据结构，因为有很多方法可以实现它，所以用一个解决方案覆盖所有基础是不可能的。解决方案越具体，它就越不可能适用于任何给定的问题。我甚至对LinkedList感到恼火 - 如果我想要一个循环链表怎么办？

您需要实现的基本结构将是一组节点，这里有一些选项可以帮助您入门。我们假设Node类是整个解决方案的基类。

如果您只需要向下导航树，那么Node类需要一个子列表。

如果您需要向上导航树，那么Node类需要一个指向其父节点的链接。

构建一个AddChild方法，该方法负责处理这两点的所有细节以及必须实现的任何其他业务逻辑（子限制，对子项进行排序等）。

Answer 3

delegate void TreeVisitor<T>(T nodeData);

class NTree<T>
{
    private T data;
    private LinkedList<NTree<T>> children;

    public NTree(T data)
    {
         this.data = data;
        children = new LinkedList<NTree<T>>();
    }

    public void AddChild(T data)
    {
        children.AddFirst(new NTree<T>(data));
    }

    public NTree<T> GetChild(int i)
    {
        foreach (NTree<T> n in children)
            if (--i == 0)
                return n;
        return null;
    }

    public void Traverse(NTree<T> node, TreeVisitor<T> visitor)
    {
        visitor(node.data);
        foreach (NTree<T> kid in node.children)
            Traverse(kid, visitor);
    }
}

简单的递归实现...... ＆LT; 40行代码...... 你只需要在类之外保持对树的根的引用，或者将它包装在另一个类中，也许重命名为TreeNode ??

Answer 4

在我看来，这是我的，与Aaron Gage's非常相似，只是更传统一点。出于我的目的，我没有遇到List<T>的任何性能问题。如果需要，可以很容易地切换到LinkedList。

namespace Overby.Collections
{
    public class TreeNode<T>
    {
        private readonly T _value;
        private readonly List<TreeNode<T>> _children = new List<TreeNode<T>>();

        public TreeNode(T value)
        {
            _value = value;
        }

        public TreeNode<T> this[int i]
        {
            get { return _children[i]; }
        }

        public TreeNode<T> Parent { get; private set; }

        public T Value { get { return _value; } }

        public ReadOnlyCollection<TreeNode<T>> Children
        {
            get { return _children.AsReadOnly(); }
        }

        public TreeNode<T> AddChild(T value)
        {
            var node = new TreeNode<T>(value) {Parent = this};
            _children.Add(node);
            return node;
        }

        public TreeNode<T>[] AddChildren(params T[] values)
        {
            return values.Select(AddChild).ToArray();
        }

        public bool RemoveChild(TreeNode<T> node)
        {
            return _children.Remove(node);
        }

        public void Traverse(Action<T> action)
        {
            action(Value);
            foreach (var child in _children)
                child.Traverse(action);
        }

        public IEnumerable<T> Flatten()
        {
            return new[] {Value}.Concat(_children.SelectMany(x => x.Flatten()));
        }
    }
}

Answer 5

另一种树形结构：

public class TreeNode<T> : IEnumerable<TreeNode<T>>
{

    public T Data { get; set; }
    public TreeNode<T> Parent { get; set; }
    public ICollection<TreeNode<T>> Children { get; set; }

    public TreeNode(T data)
    {
        this.Data = data;
        this.Children = new LinkedList<TreeNode<T>>();
    }

    public TreeNode<T> AddChild(T child)
    {
        TreeNode<T> childNode = new TreeNode<T>(child) { Parent = this };
        this.Children.Add(childNode);
        return childNode;
    }

    ... // for iterator details see below link
}

样本用法：

TreeNode<string> root = new TreeNode<string>("root");
{
    TreeNode<string> node0 = root.AddChild("node0");
    TreeNode<string> node1 = root.AddChild("node1");
    TreeNode<string> node2 = root.AddChild("node2");
    {
        TreeNode<string> node20 = node2.AddChild(null);
        TreeNode<string> node21 = node2.AddChild("node21");
        {
            TreeNode<string> node210 = node21.AddChild("node210");
            TreeNode<string> node211 = node21.AddChild("node211");
        }
    }
    TreeNode<string> node3 = root.AddChild("node3");
    {
        TreeNode<string> node30 = node3.AddChild("node30");
    }
}

<强>奖金
参见完全成熟的树：

迭代
搜索
的Java / C＃

https://github.com/gt4dev/yet-another-tree-structure

Answer 6

通常优秀的C5 Generic Collection Library有几种不同的基于树的数据结构，包括集合，包和词典。如果您想研究其实现细节，可以使用源代码。（我在生产代码中使用了C5集合并获得了良好的结果，尽管我没有特别使用任何树结构。）

Answer 7

请参阅http://quickgraph.codeplex.com/

QuickGraph为.Net 2.0及更高版本提供通用定向/无向图形数据结构和算法。 QuickGraph带有深度优先搜索，呼吸优先搜索，A *搜索，最短路径，k最短路径，最大流量，最小生成树，最少共同祖先等算法... QuickGraph支持MSAGL，GLEE和Graphviz渲染图形，序列化为GraphML等......

Answer 8

如果您想自己编写，可以从这个由六部分组成的文档开始，详细介绍C＃2.0数据结构的有效使用以及如何分析C＃中数据结构的实现。每篇文章都有示例和安装程序，其中包含您可以使用的示例。

Scott Mitchell的

“An Extensive Examination of Data Structures Using C# 2.0”

Answer 9

我对解决方案有一点延伸。

使用递归泛型声明和派生子类，您可以更好地专注于实际目标。

注意，它与非通用实现不同，您不需要在'NodeWorker'中强制转换'node'。

这是我的例子：

public class GenericTree<T> where T : GenericTree<T> // recursive constraint  
{
  // no specific data declaration  

  protected List<T> children;

  public GenericTree()
  {
    this.children = new List<T>();
  }

  public virtual void AddChild(T newChild)
  {
    this.children.Add(newChild);
  }

  public void Traverse(Action<int, T> visitor)
  {
    this.traverse(0, visitor);
  }

  protected virtual void traverse(int depth, Action<int, T> visitor)
  {
    visitor(depth, (T)this);
    foreach (T child in this.children)
      child.traverse(depth + 1, visitor);
  }
}

public class GenericTreeNext : GenericTree<GenericTreeNext> // concrete derivation
{
  public string Name {get; set;} // user-data example

  public GenericTreeNext(string name)
  {
    this.Name = name;
  }
}

static void Main(string[] args)  
{  
  GenericTreeNext tree = new GenericTreeNext("Main-Harry");  
  tree.AddChild(new GenericTreeNext("Main-Sub-Willy"));  
  GenericTreeNext inter = new GenericTreeNext("Main-Inter-Willy");  
  inter.AddChild(new GenericTreeNext("Inter-Sub-Tom"));  
  inter.AddChild(new GenericTreeNext("Inter-Sub-Magda"));  
  tree.AddChild(inter);  
  tree.AddChild(new GenericTreeNext("Main-Sub-Chantal"));  
  tree.Traverse(NodeWorker);  
}  

static void NodeWorker(int depth, GenericTreeNext node)  
{                                // a little one-line string-concatenation (n-times)
  Console.WriteLine("{0}{1}: {2}", String.Join("   ", new string[depth + 1]), depth, node.Name);  
}

Answer 10

试试这个简单的样本。

public class TreeNode<TValue>
{
    #region Properties
    public TValue Value { get; set; }
    public List<TreeNode<TValue>> Children { get; private set; }
    public bool HasChild { get { return Children.Any(); } }
    #endregion
    #region Constructor
    public TreeNode()
    {
        this.Children = new List<TreeNode<TValue>>();
    }
    public TreeNode(TValue value)
        : this()
    {
        this.Value = value;
    }
    #endregion
    #region Methods
    public void AddChild(TreeNode<TValue> treeNode)
    {
        Children.Add(treeNode);
    }
    public void AddChild(TValue value)
    {
        var treeNode = new TreeNode<TValue>(value);
        AddChild(treeNode);
    }
    #endregion
}

Answer 11

我创建了一个可能对其他人有帮助的Node class。该类具有以下属性：

儿童
的祖先
后代
邻近
节点级别
父
根
等

还可以将具有Id和ParentId的项目的平面列表转换为树。节点拥有对子节点和父节点的引用，因此迭代节点非常快。

Answer 12

这是我自己的：

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        var tree = new Tree<string>()
            .Begin("Fastfood")
                .Begin("Pizza")
                    .Add("Margherita")
                    .Add("Marinara")
                .End()
                .Begin("Burger")
                    .Add("Cheese burger")
                    .Add("Chili burger")
                    .Add("Rice burger")
                .End()
            .End();

        tree.Nodes.ForEach(p => PrintNode(p, 0));
        Console.ReadKey();
    }

    static void PrintNode<T>(TreeNode<T> node, int level)
    {
        Console.WriteLine("{0}{1}", new string(' ', level * 3), node.Value);
        level++;
        node.Children.ForEach(p => PrintNode(p, level));
    }
}

public class Tree<T>
{
    private Stack<TreeNode<T>> m_Stack = new Stack<TreeNode<T>>();

    public List<TreeNode<T>> Nodes { get; } = new List<TreeNode<T>>();

    public Tree<T> Begin(T val)
    {
        if (m_Stack.Count == 0)
        {
            var node = new TreeNode<T>(val, null);
            Nodes.Add(node);
            m_Stack.Push(node);
        }
        else
        {
            var node = m_Stack.Peek().Add(val);
            m_Stack.Push(node);
        }

        return this;
    }

    public Tree<T> Add(T val)
    {
        m_Stack.Peek().Add(val);
        return this;
    }

    public Tree<T> End()
    {
        m_Stack.Pop();
        return this;
    }
}

public class TreeNode<T>
{
    public T Value { get; }
    public TreeNode<T> Parent { get; }
    public List<TreeNode<T>> Children { get; }

    public TreeNode(T val, TreeNode<T> parent)
    {
        Value = val;
        Parent = parent;
        Children = new List<TreeNode<T>>();
    }

    public TreeNode<T> Add(T val)
    {
        var node = new TreeNode<T>(val, this);
        Children.Add(node);
        return node;
    }
}

输出：

Fastfood
   Pizza
      Margherita
      Marinara
   Burger
      Cheese burger
      Chili burger
      Rice burger

Answer 13

这是一棵树

public class Tree<T> : List<Tree<T>>
{
    public  T Data { get; private set; }

    public Tree(T data)
    {
        this.Data = data;
    }

    public Tree<T> Add(T data)
    {
        var node = new Tree<T>(data);
        this.Add(node);
        return node;
    }
}

您甚至可以使用初始化程序：

    var tree = new Tree<string>("root")
    {
        new Tree<string>("sample")
        {
            "console1"
        }
    };

Answer 14

我已经完成了@Berezh分享的代码。

  public class TreeNode<T> : IEnumerable<TreeNode<T>>
    {

        public T Data { get; set; }
        public TreeNode<T> Parent { get; set; }
        public ICollection<TreeNode<T>> Children { get; set; }

        public TreeNode(T data)
        {
            this.Data = data;
            this.Children = new LinkedList<TreeNode<T>>();
        }

        public TreeNode<T> AddChild(T child)
        {
            TreeNode<T> childNode = new TreeNode<T>(child) { Parent = this };
            this.Children.Add(childNode);
            return childNode;
        }

        public IEnumerator<TreeNode<T>> GetEnumerator()
        {
            throw new NotImplementedException();
        }

        IEnumerator IEnumerable.GetEnumerator()
        {
            return (IEnumerator)GetEnumerator();
        }
    }
    public class TreeNodeEnum<T> : IEnumerator<TreeNode<T>>
    {

        int position = -1;
        public List<TreeNode<T>> Nodes { get; set; }

        public TreeNode<T> Current
        {
            get
            {
                try
                {
                    return Nodes[position];
                }
                catch (IndexOutOfRangeException)
                {
                    throw new InvalidOperationException();
                }
            }
        }


        object IEnumerator.Current
        {
            get
            {
                return Current;
            }
        }


        public TreeNodeEnum(List<TreeNode<T>> nodes)
        {
            Nodes = nodes;
        }

        public void Dispose()
        {
        }

        public bool MoveNext()
        {
            position++;
            return (position < Nodes.Count);
        }

        public void Reset()
        {
            position = -1;
        }
    }

Answer 15

因为没有提及，我想请你注意现在发布的.net代码库：特别是实现红黑树的SortedSet的代码：

https://github.com/Microsoft/referencesource/blob/master/System/compmod/system/collections/generic/sortedset.cs

然而，这是一种平衡的树结构。所以我的答案更多地是对我认为是.net核心库中唯一的本机树结构的引用。

Answer 16

我已经使用上面的NTree类添加了完整的解决方案和示例，还添加了“AddChild”方法......

    public class NTree<T>
    {
        public T data;
        public LinkedList<NTree<T>> children;

        public NTree(T data)
        {
            this.data = data;
            children = new LinkedList<NTree<T>>();
        }

        public void AddChild(T data)
        {
            var node = new NTree<T>(data) { Parent = this };
            children.AddFirst(node);
        }

        public NTree<T> Parent { get; private set; }

        public NTree<T> GetChild(int i)
        {
            foreach (NTree<T> n in children)
                if (--i == 0)
                    return n;
            return null;
        }

        public void Traverse(NTree<T> node, TreeVisitor<T> visitor, string t, ref NTree<T> r)
        {
            visitor(node.data, node, t, ref r);
            foreach (NTree<T> kid in node.children)
                Traverse(kid, visitor, t, ref r);
        }
    }
    public static void DelegateMethod(KeyValuePair<string, string> data, NTree<KeyValuePair<string, string>> node, string t, ref NTree<KeyValuePair<string, string>> r)
    {
        string a = string.Empty;
        if (node.data.Key == t)
        {
            r = node;
            return;
        }
    }

使用

 NTree<KeyValuePair<string, string>> ret = null;
 tree.Traverse(tree, DelegateMethod, node["categoryId"].InnerText, ref ret);

Answer 17

如果要在GUI上显示此树，可以使用TreeView和TreeNode。（我认为从技术上讲，您可以创建一个TreeNode而无需将其放在GUI上，但它确实比简单的自行开发的TreeNode实现有更多的开销。）

Answer 18

令我惊讶的是，没有人提到在Linq中使用XML的可能性：

https://docs.microsoft.com/fr-fr/dotnet/standard/linq/create-xml-trees

XML是使用树时最成熟，最灵活的解决方案，Linq为您提供了所需的所有工具。您只需简单地使用XML文件进行初始化，树的配置也将变得更加简洁和用户友好。

如果需要使用对象，则可以使用XML序列化：

https://docs.microsoft.com/fr-fr/dotnet/standard/serialization/introducing-xml-serialization

Answer 19

具有通用数据的树

using System;
using System.Collections.Concurrent;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Threading;
using System.Threading.Tasks;

public class Tree<T>
{
    public T Data { get; set; }
    public LinkedList<Tree<T>> Children { get; set; } = new LinkedList<Tree<T>>();
    public Task Traverse(Func<T, Task> actionOnNode, int maxDegreeOfParallelism = 1) => Traverse(actionOnNode, new SemaphoreSlim(maxDegreeOfParallelism, maxDegreeOfParallelism));
    private async Task Traverse(Func<T, Task> actionOnNode, SemaphoreSlim semaphore)
    {
        await actionOnNode(Data);
        SafeRelease(semaphore);
        IEnumerable<Task> tasks = Children.Select(async input =>
        {
            await semaphore.WaitAsync().ConfigureAwait(false);
            try
            {
                await input.Traverse(actionOnNode, semaphore).ConfigureAwait(false);
            }
            finally
            {
                SafeRelease(semaphore);
            }
        });
        await Task.WhenAll(tasks);
    }
    private void SafeRelease(SemaphoreSlim semaphore)
    {
        try
        {
            semaphore.Release();
        }
        catch (Exception ex)
        {
            if (ex.Message.ToLower() != "Adding the specified count to the semaphore would cause it to exceed its maximum count.".ToLower())
            {
                throw;
            }
        }
    }

    public async Task<IEnumerable<T>> ToList()
    {
        ConcurrentBag<T> lst = new ConcurrentBag<T>();
        await Traverse(async (data) => lst.Add(data));
        return lst;
    }
    public async Task<int> Count() => (await ToList()).Count();
}

单元测试

using System.Threading.Tasks;
using Xunit;

public class Tree_Tests
{
    [Fact]
    public async Task Tree_ToList_Count()
    {
        Tree<int> head = new Tree<int>();

        Assert.NotEmpty(await head.ToList());
        Assert.True(await head.Count() == 1);

        // child
        var child = new Tree<int>();
        head.Children.AddFirst(child);
        Assert.True(await head.Count() == 2);
        Assert.NotEmpty(await head.ToList());

        // grandson
        child.Children.AddFirst(new Tree<int>());
        child.Children.AddFirst(new Tree<int>());
        Assert.True(await head.Count() == 4);
        Assert.NotEmpty(await head.ToList());
    }

    [Fact]
    public async Task Tree_Traverse()
    {
        Tree<int> head = new Tree<int>() { Data = 1 };

        // child
        var child = new Tree<int>() { Data = 2 };
        head.Children.AddFirst(child);

        // grandson
        child.Children.AddFirst(new Tree<int>() { Data = 3 });
        child.Children.AddLast(new Tree<int>() { Data = 4 });

        int counter = 0;
        await head.Traverse(async (data) => counter += data);
        Assert.True(counter == 10);

        counter = 0;
        await child.Traverse(async (data) => counter += data);
        Assert.True(counter == 9);

        counter = 0;
        await child.Children.First!.Value.Traverse(async (data) => counter += data);
        Assert.True(counter == 3);

        counter = 0;
        await child.Children.Last!.Value.Traverse(async (data) => counter += data);
        Assert.True(counter == 4);
    }
}

Answer 20

这是我对BST的实施

class BST
{
    public class Node
    {
        public Node Left { get; set; }
        public object Data { get; set; }
        public Node Right { get; set; }

        public Node()
        {
            Data = null;
        }

        public Node(int Data)
        {
            this.Data = (object)Data;
        }

        public void Insert(int Data)
        {
            if (this.Data == null)
            {
                this.Data = (object)Data;
                return;
            }
            if (Data > (int)this.Data)
            {
                if (this.Right == null)
                {
                    this.Right = new Node(Data);
                }
                else
                {
                    this.Right.Insert(Data);
                }
            }
            if (Data <= (int)this.Data)
            {
                if (this.Left == null)
                {
                    this.Left = new Node(Data);
                }
                else
                {
                    this.Left.Insert(Data);
                }
            }
        }

        public void TraverseInOrder()
        {
            if(this.Left != null)
                this.Left.TraverseInOrder();
            Console.Write("{0} ", this.Data);
            if (this.Right != null)
                this.Right.TraverseInOrder();
        }
    }

    public Node Root { get; set; }
    public BST()
    {
        Root = new Node();
    }
}

Answer 21

如果您需要使用较少内存的root树数据结构实现，可以按如下方式编写Node类（C ++实现）：

class Node {
       Node* parent;
       int item; // depending on your needs

       Node* firstChild; //pointer to left most child of node
       Node* nextSibling; //pointer to the sibling to the right
}

C＃中的树数据结构

21 个答案: