The Vyskúšajte štruktúru údajov je stromová dátová štruktúra používaná na ukladanie dynamickej množiny reťazcov. Bežne sa používa na efektívne získavanie a skladovanie kľúčov vo veľkom súbore údajov. Konštrukcia podporuje operácie ako napr vkladanie , Vyhľadávanie , a vymazanie kľúčov, vďaka čomu je cenným nástrojom v oblastiach ako počítačová veda a vyhľadávanie informácií. V tomto článku budeme skúmať vkladanie a vyhľadávanie operácie v dátovej štruktúre Trie.
Vyskúšajte štruktúru údajov
Obsah
- Zastúpenie Trie Node
- Zastúpenie Trie Node:
A Vyskúšajte štruktúru údajov pozostáva z uzlov spojených hranami. Každý uzol predstavuje znak alebo časť reťazca. Koreňový uzol, začiatočný bod Trie, predstavuje prázdny reťazec. Každá hrana vychádzajúca z uzla znamená špecifický znak. Cesta od koreňa k uzlu predstavuje predponu reťazca uloženého v Trie.
Jednoduchá štruktúra reprezentujúca uzly anglickej abecedy môže byť nasledovná.
vba
C++struct TrieNode { // pointer array for child nodes of each node TrieNode* childNode[26]; // Used for indicating ending of string bool wordEnd; TrieNode() { // constructor // initialize the wordEnd variable with false // initialize every index of childNode array with // NULL wordEnd = false; for (int i = 0; i < 26; i++) { childNode[i] = NULL; } } };>public class TrieNode { // Array for child nodes of each node TrieNode[] childNode; // Used for indicating the end of a string boolean wordEnd; // Constructor public TrieNode() { // Initialize the wordEnd variable with false wordEnd = false; // Initialize every index of the childNode array with null childNode = new TrieNode[26]; for (int i = 0; i < 26; i++) { childNode[i] = null; } } }>Poďme si prejsť procesom vkladania slov do dátovej štruktúry Trie. Už sme pokryli základy Trie a jeho štruktúru uzlov.
algoritmus triedenia vloženia
Tu je vizuálna reprezentácia vkladania slov a a na do dátovej štruktúry Tri:
Vložiť operáciu do Trie Data Structure
Vkladanie a v dátovej štruktúre Tri:
java lambda
- Začnite v koreňovom uzle: Koreňový uzol nemá s ním spojený žiadny znak wordEnd hodnota je 0 , čo znamená, že v tomto bode nie je ukončené žiadne celé slovo.
- Prvý znak a: Vypočítajte index pomocou „ a’ – ‘a’ = 0 . Skontrolujte, či childNode[0] je nulový . Keďže je, vytvorte nový TrieNode s postavou a , wordEnd nastavený na 0 a prázdne pole ukazovateľov. Presuňte sa do tohto nového uzla.
- Druhý znak n: Vypočítajte index pomocou „n“ – „a“ = 13 . Skontrolujte, či childNode[13] je nulový . Je, takže vytvorte nový TrieNode s postavou n , wordEnd nastavený na 0 a prázdne pole ukazovateľov. Presuňte sa do tohto nového uzla.
- Tretí znak d: Vypočítajte index pomocou „ d“ – „a“ = 3 . Skontrolujte, či childNode[3 ] je nulový . Je, takže vytvorte nový TrieNode s postavou d , wordEnd nastavený na 1 (označenie slova a tu končí).
Vloženie mravca do dátovej štruktúry Trie:
- Začnite v koreňovom uzle: Koreňový uzol neobsahuje žiadne údaje, ale sleduje každý prvý znak každého reťazca, ktorý bol vložený.
- Prvý znak a: Vypočítajte index pomocou „ a’ – ‘a’ = 0 . Skontrolujte, či childNode[0] je nulový . Už máme a uzol vytvorený z predchádzajúceho vloženia. tak sa presuňte do existujúceho a uzol.
- Prvý znak n: Vypočítajte index pomocou „ n’ – ‘a’ = 13 . Skontrolujte, či childNode [13] je nulový . Nie je, takže prejdite na existujúce n uzol.
- Druhý znak t: Vypočítajte index pomocou „t“ – „a“ = 19 . Skontrolujte, či childNode [19] je nulový . Je, takže vytvorte nový TrieNode s postavou t , wordEnd nastavený na 1 (tu končí slovo mravec).
Nižšie je uvedená implementácia vkladania reťazcov v dátovej štruktúre Trie:
C++#include using namespace std; struct TrieNode { // pointer array for child nodes of each node TrieNode* childNode[26]; // Used for indicating ending of string bool wordEnd; TrieNode() { // constructor // initialize the wordEnd variable with false // initialize every index of childNode array with // NULL wordEnd = false; for (int i = 0; i < 26; i++) { childNode[i] = NULL; } } }; void insert_key(TrieNode* root, string& key) { // Initialize the currentNode pointer // with the root node TrieNode* currentNode = root; // Iterate across the length of the string for (auto c : key) { // Check if the node exist for the current // character in the Trie. if (currentNode->childNode[c - 'a'] == NULL) { // Ak uzol pre aktuálny znak neexistuje // potom vytvorte nový uzol TrieNode* newNode = new TrieNode(); // Ponechajte referenciu pre novovytvorený // uzol. currentNode->childNode[c - 'a'] = newNode; } // Teraz presuňte ukazovateľ aktuálneho uzla na novo // vytvorený uzol. currentNode = currentNode->childNode[c - 'a']; } // Zvýšte počet wordEndCount pre posledný ukazovateľ currentNode // to znamená, že existuje reťazec končiaci na // currentNode. currentNode->wordEnd = 1; }>Časová zložitosť: O(počet slov * maxLengthOfWord)
Pomocný priestor: O(počet slov * maxLengthOfWord)Hľadanie kľúča v dátovej štruktúre Trie je podobné jeho operácii vkladania. Avšak iba To porovnáva postavy a posúva sa nadol . Vyhľadávanie sa môže ukončiť v dôsledku konca reťazca alebo nedostatku kľúča v pokuse.
Postupný prístup k vyhľadávaniu v štruktúre údajov Trie:
- Začnite v koreňovom uzle. Toto je východiskový bod pre všetky vyhľadávania v Trie.
- Prejdite Trie na základe znakov slova, ktoré hľadáte. Pre každú postavu postupujte podľa príslušnej vetvy v Trie. Ak vetva neexistuje, slovo sa v Trie nenachádza.
- Ak sa dostanete na koniec slova a príznak wordEnd je nastavený na 1, slovo bolo nájdené.
- Ak sa dostanete na koniec slova a príznak wordEnd je 0, slovo sa v Trie nenachádza, aj keď zdieľa predponu s existujúcim slovom.
Tu je vizuálna reprezentácia hľadaného slova ocko v dátovej štruktúre Tri:
Predpokladajme, že sme slová úspešne vložili a , na , a ocko do nášho Trie a musíme hľadať konkrétne slová v dátovej štruktúre Trie. Skúsme vyhľadať slovo ocko :
css zmena veľkosti obrázka
Operácia vyhľadávania v štruktúre údajov Trie
- Začíname pri koreňovom uzle.
- Sledujeme vetvu zodpovedajúcu znaku ‚d‘.
- Sledujeme vetvu zodpovedajúcu znaku a’.
- Sledujeme vetvu zodpovedajúcu znaku ‚d‘.
- Dostávame sa na koniec slova a wordEnd vlajka je 1 . To znamená, že ocko je prítomný v Trie.
Nižšie je uvedená implementácia vyhľadávacích reťazcov v štruktúre údajov Trie:
C++#include using namespace std; struct TrieNode { // pointer array for child nodes of each node TrieNode* childNode[26]; // Used for indicating ending of string bool wordEnd; TrieNode() { // constructor // initialize the wordEnd variable with false // initialize every index of childNode array with // NULL wordEnd = false; for (int i = 0; i < 26; i++) { childNode[i] = NULL; } } }; bool search_key(TrieNode* root, string& key) { // Initialize the currentNode pointer // with the root node TrieNode* currentNode = root; // Iterate across the length of the string for (auto c : key) { // Check if the node exist for the current // character in the Trie. if (currentNode->childNode[c - 'a'] == NULL) { // Dané slovo v Trie neexistuje return false; } // Presuňte ukazovateľ currentNode na už // existujúci uzol pre aktuálny znak. currentNode = currentNode->childNode[c - 'a']; } return (currentNode->wordEnd == true); }>Časová zložitosť: O(počet slov * maxLengthOfWord)
Pomocný priestor: O(počet slov * maxLengthOfWord)celé číslo na reťazec java
Vytvorte koreňový uzol s pomocou TrieNode() konštruktér.
- Uložte kolekciu reťazcov, ktoré sa majú vložiť do trie, do vektora reťazcov, povedzme, arr .
- Vloženie všetkých reťazcov do Trie s pomocou vložiť_kľúč() funkcia,
- Vyhľadávajte reťazce pomocou search_key() funkciu.
Nižšie je uvedená implementácia vyššie uvedeného prístupu:
C++ #include using namespace std; struct TrieNode { // pointer array for child nodes of each node TrieNode* childNode[26]; // Used for indicating ending of string bool wordEnd; TrieNode() { // constructor // initialize the wordEnd variable with false // initialize every index of childNode array with // NULL wordEnd = false; for (int i = 0; i < 26; i++) { childNode[i] = NULL; } } }; void insert_key(TrieNode* root, string& key) { // Initialize the currentNode pointer // with the root node TrieNode* currentNode = root; // Iterate across the length of the string for (auto c : key) { // Check if the node exist for the current // character in the Trie. if (currentNode->childNode[c - 'a'] == NULL) { // Ak uzol pre aktuálny znak neexistuje // potom vytvorte nový uzol TrieNode* newNode = new TrieNode(); // Ponechajte referenciu pre novovytvorený // uzol. currentNode->childNode[c - 'a'] = newNode; } // Teraz presuňte ukazovateľ aktuálneho uzla na novo // vytvorený uzol. currentNode = currentNode->childNode[c - 'a']; } // Zvýšte počet wordEndCount pre posledný ukazovateľ currentNode // to znamená, že existuje reťazec končiaci na // currentNode. currentNode->wordEnd = 1; } bool search_key(TrieNode* root, string& key) { // Inicializácia ukazovateľa currentNode // s koreňovým uzlom TrieNode* currentNode = root; // Iterácia cez dĺžku reťazca for (auto c : key) { // Skontrolujte, či existuje uzol pre aktuálny znak // v Trie. if (currentNode->childNode[c - 'a'] == NULL) { // Dané slovo v Trie neexistuje return false; } // Presuňte ukazovateľ currentNode na už // existujúci uzol pre aktuálny znak. currentNode = currentNode->childNode[c - 'a']; } return (currentNode->wordEnd == true); } // Kód ovládača int main() { // Vytvorenie koreňového uzla pre Trie TrieNode* root = new TrieNode(); // Uloží reťazce, ktoré chceme vložiť do // Trie vektorainputStrings = { 'and', 'ant', 'do', 'geek', 'otec', 'ball' }; // počet operácií vloženia v Trie int n = inputStrings.size(); pre (int i = 0; i< n; i++) { insert_key(root, inputStrings[i]); } // Stores the strings that we want to search in the Trie vectorsearchQueryStrings = { 'do', 'geek', 'bat' }; // počet operácií vyhľadávania v Trie int searchQueries = searchQueryStrings.size(); pre (int i = 0; i< searchQueries; i++) { cout << 'Query String: ' << searchQueryStrings[i] << '
'; if (search_key(root, searchQueryStrings[i])) { // the queryString is present in the Trie cout << 'The query string is present in the ' 'Trie
'; } else { // the queryString is not present in the Trie cout << 'The query string is not present in ' 'the Trie
'; } } return 0; }> Java class TrieNode { TrieNode[] childNode; boolean wordEnd; TrieNode() { childNode = new TrieNode[26]; wordEnd = false; } } class Trie { TrieNode root; Trie() { root = new TrieNode(); } // Function to insert a key into the Trie void insert(String key) { TrieNode currentNode = root; for (int i = 0; i < key.length(); i++) { int index = key.charAt(i) - 'a'; if (currentNode.childNode[index] == null) { currentNode.childNode[index] = new TrieNode(); } currentNode = currentNode.childNode[index]; } currentNode.wordEnd = true; } // Function to search for a key in the Trie boolean search(String key) { TrieNode currentNode = root; for (int i = 0; i < key.length(); i++) { int index = key.charAt(i) - 'a'; if (currentNode.childNode[index] == null) { return false; } currentNode = currentNode.childNode[index]; } return currentNode.wordEnd; } } public class Main { public static void main(String[] args) { Trie trie = new Trie(); String[] inputStrings = { 'and', 'ant', 'do', 'geek', 'dad', 'ball' }; // Insert each string into the Trie for (String str : inputStrings) { trie.insert(str); } String[] searchQueryStrings = { 'do', 'geek', 'bat' }; // Search for each string and print whether it is // found in the Trie for (String query : searchQueryStrings) { System.out.println('Query String: ' + query); if (trie.search(query)) { System.out.println( 'The query string is present in the Trie'); } else { System.out.println( 'The query string is not present in the Trie'); } } } }> Python class TrieNode: def __init__(self): self.childNode = [None] * 26 self.wordEnd = False class Trie: def __init__(self): self.root = TrieNode() # Function to insert a key into the Trie def insert(self, key): currentNode = self.root for char in key: index = ord(char) - ord('a') if not currentNode.childNode[index]: currentNode.childNode[index] = TrieNode() currentNode = currentNode.childNode[index] currentNode.wordEnd = True # Function to search for a key in the Trie def search(self, key): currentNode = self.root for char in key: index = ord(char) - ord('a') if not currentNode.childNode[index]: return False currentNode = currentNode.childNode[index] return currentNode.wordEnd if __name__ == '__main__': trie = Trie() inputStrings = ['and', 'ant', 'do', 'geek', 'dad', 'ball'] # Insert each string into the Trie for word in inputStrings: trie.insert(word) searchQueryStrings = ['do', 'geek', 'bat'] # Search for each string and print whether it is found in the Trie for query in searchQueryStrings: print('Query String:', query) if trie.search(query): print('The query string is present in the Trie') else: print('The query string is not present in the Trie')> JavaScript class TrieNode { constructor() { // Initialize the childNode array with 26 nulls this.childNode = Array(26).fill(null); // Initialize wordEnd to the false indicating that no word ends here yet this.wordEnd = false; } } class Trie { constructor() { // Initialize the root node of the Trie this.root = new TrieNode(); } // Function to insert a key into the Trie insert(key) { // Start from the root node let currentNode = this.root; for (let i = 0; i < key.length; i++) { const index = key.charCodeAt(i) - 'a'.charCodeAt(0); if (currentNode.childNode[index] === null) { currentNode.childNode[index] = new TrieNode(); } // Move to the next node in the Trie currentNode = currentNode.childNode[index]; } // Mark the end of the word currentNode.wordEnd = true; } // Function to search for a key in the Trie search(key) { // Start from the root node let currentNode = this.root; // Iterate through each character in the key for (let i = 0; i < key.length; i++) { const index = key.charCodeAt(i) - 'a'.charCodeAt(0); if (currentNode.childNode[index] === null) { return false; } // Move to the next node in the Trie currentNode = currentNode.childNode[index]; } // Return true if the end of the word is marked otherwise false return currentNode.wordEnd; } } // Driver code const trie = new Trie(); const inputStrings = ['and', 'ant', 'do', 'geek', 'dad', 'ball']; // Insert each string into the Trie inputStrings.forEach((str) =>trie.insert(str)); const searchQueryStrings = ['do', 'geek', 'bat']; // Vyhľadajte každý reťazec a vytlačte, či sa nachádza v Trie searchQueryStrings.forEach((query) => { console.log(`Query String: ${query}`); if (trie.search(query)) { console.log('Reťazec dopytu je prítomný v Trie' } else { console.log('Reťazec dopytu nie je prítomný v Trie' } });> Výkon
Query String: do The query string is present in the Trie Query String: geek The query string is present in the Trie Query String: bat The query string is not present in the Trie>
Skúste Odstrániť
Problémy s praxou:
- Minimálny zlom slov
- Jedinečné riadky v binárnej matici
- Počet odlišných podreťazcov
- Slovo Boggle
- Triedenie poľa reťazcov (alebo slov) pomocou Trie