Trie树_4-TripleArrayTrieTree
Posted searchtosuggest
tags:
篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了Trie树_4-TripleArrayTrieTree相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
1、引言
TripleArrayTrieTree是使用三数组来保存trie树的状态节点和转移条件。
2、实现
状态节点：
1 private class Node{ 2 3 private Integer base; 4 private T t; 5 6 public Node() { 7 // TODO Auto-generated constructor stub 8 } 9 10 public T getT() { 11 return t; 12 } 13 14 public void setT(T t) { 15 this.t = t; 16 } 17 18 public Integer getBase() { 19 return base; 20 } 21 public void setBase(Integer base) { 22 this.base = base; 23 } 24 }
其中t保存着有效值，base保存着该状态节点的转移基数
声明字段：
private List<Node> states = new ArrayList<>(); private List<Integer> next = new ArrayList<>(); private List<Integer> check = new ArrayList<>();
其中states中保存着状态节点，next中保存着转移条件，check中用来检测转移的下一个节点是否已经被使用，若被使用，需要改变状态节点的转移基数，来保证状态节点之间的存储不会发生碰撞
构造函数：
1 public TripleArrayTrieTree() { 2 Node root = new Node(); 3 root.setBase(128); 4 this.states.add(root); 5 }
构造函数中，初始化root节点，并加入节点队列中
三数组的状态为：
status: states: |0,128,null next: check:
states中只有根节点，next数组和check数组中暂时没有值
字符串插入：
1 public void insert(String str, T t) { 2 if(str != null && str.length() > 0) { 3 byte[] bs = str.getBytes(); 4 int parent = 0; 5 for(int i = 0; i < bs.length; i ++) { 6 parent = this.insert(parent, bs[i]); 7 if(i == bs.length - 1) { 8 this.states.get(parent).setT(t); 9 } 10 } 11 } 12 } 13 14 15 private int insert(int parent, byte b) { 16 int stateBase = this.states.get(parent).getBase(); 17 int nextIndex = stateBase + b; 18 ensureSize(this.check, nextIndex); 19 ensureSize(this.next, nextIndex); 20 Integer parentIndex = this.check.get(nextIndex); 21 22 if(parentIndex == null) { 23 this.check.set(nextIndex, parent); 24 Node state = new Node(); 25 state.setBase(128); 26 this.states.add(state); 27 int nextStatIndex = this.states.size() - 1; 28 this.next.set(nextIndex, nextStatIndex); 29 }else if(parentIndex != parent) { 30 List<Integer> childIndexs = new LinkedList<>(); 31 int maxIndex = Integer.MIN_VALUE; 32 for(int i = 0; i < this.check.size(); i++) { 33 Integer checkValue = this.check.get(i); 34 if(checkValue != null && checkValue == parent) { 35 childIndexs.add(i); 36 maxIndex = i > maxIndex ? i : maxIndex; 37 } 38 } 39 maxIndex = nextIndex > maxIndex ? nextIndex : maxIndex; 40 childIndexs.add(nextIndex); 41 int offset = this.ensureCheckValid(childIndexs, maxIndex); 42 this.states.get(parent).setBase(stateBase + offset); 43 for(int i = 0; i < childIndexs.size() - 1; i++) { 44 int originalIndex = childIndexs.get(i); 45 this.check.set(originalIndex + offset, parent); 46 this.next.set(originalIndex + offset, this.next.get(originalIndex)); 47 this.check.set(originalIndex, null); 48 } 49 nextIndex = nextIndex + offset; 50 this.check.set(nextIndex, parent); 51 Node state = new Node(); 52 state.setBase(128); 53 this.states.add(state); 54 int nextStatIndex = this.states.size() - 1; 55 this.next.set(nextIndex, nextStatIndex); 56 } 57 58 return this.next.get(nextIndex); 59 } 60 61 private int ensureCheckValid(List<Integer> list, int maxIndex) { 62 int offset = 0; 63 while(true) { 64 int lastIndex = maxIndex + offset; 65 ensureSize(this.check, lastIndex); 66 ensureSize(this.next, lastIndex); 67 if(this.checkValid(list, offset)) { 68 break; 69 } 70 offset++; 71 } 72 return offset; 73 } 74 75 76 private boolean checkValid(List<Integer> list, int offset) { 77 for(int originalIndex : list) { 78 if(this.check.get(originalIndex + offset) != null) { 79 return false; 80 } 81 } 82 return true; 83 } 84 85 private void ensureSize(List<?> list, int size) { 86 int originalSize = list.size() - 1; 87 if(size > originalSize) { 88 for(int i = 0; i < size - originalSize; i ++) { 89 list.add(null); 90 } 91 } 92 } 93 94 private List<Integer> getChildren(int parent){ 95 List<Integer> children = new LinkedList<>(); 96 for(int i = 0; i < this.check.size(); i++) { 97 Integer checkValue = this.check.get(i); 98 if(checkValue != null && checkValue == parent) { 99 children.add(this.next.get(i)); 100 } 101 } 102 return children; 103 }
字符串插入的时候比较复杂，主要因为包含了碰撞处理逻辑
插入字符串：江南大学， 江南， 江边， 南方， 云南 过程中的三数组状态变化：
status: states: |0,128,null|1,128,null|2,128,null|3,128,null|4,128,null|5,128,null|6,130,null|7,128,null|8,128,null|9,131,null|10,128,null|11,128,null|12,128,江南大学 next: |0,null|1,null|2,null|3,null|4,null|5,null|6,null|7,null|8,null|9,null|10,null|11,null|12,null|13,5|14,null|15,null|16,null|17,null|18,null|19,null|20,null|21,null|22,null|23,6|24,null|25,null|26,null|27,null|28,null|29,null|30,null|31,3|32,null|33,null|34,null|35,null|36,8|37,null|38,12|39,9|40,null|41,null|42,null|43,null|44,null|45,11|46,null|47,null|48,null|49,2|50,null|51,null|52,null|53,null|54,null|55,null|56,null|57,null|58,null|59,null|60,null|61,null|62,null|63,null|64,null|65,null|66,null|67,null|68,null|69,null|70,null|71,null|72,null|73,null|74,null|75,null|76,null|77,null|78,null|79,null|80,null|81,null|82,null|83,null|84,null|85,null|86,null|87,null|88,null|89,null|90,null|91,null|92,null|93,null|94,null|95,null|96,null|97,null|98,null|99,null|100,null|101,4|102,1|103,7|104,10 check: |0,null|1,null|2,null|3,null|4,null|5,null|6,null|7,null|8,null|9,null|10,null|11,null|12,null|13,4|14,null|15,null|16,null|17,null|18,null|19,null|20,null|21,null|22,null|23,5|24,null|25,null|26,null|27,null|28,null|29,null|30,null|31,2|32,null|33,null|34,null|35,null|36,7|37,null|38,11|39,8|40,null|41,null|42,null|43,null|44,null|45,10|46,null|47,null|48,null|49,1|50,null|51,null|52,null|53,null|54,null|55,null|56,null|57,null|58,null|59,null|60,null|61,null|62,null|63,null|64,null|65,null|66,null|67,null|68,null|69,null|70,null|71,null|72,null|73,null|74,null|75,null|76,null|77,null|78,null|79,null|80,null|81,null|82,null|83,null|84,null|85,null|86,null|87,null|88,null|89,null|90,null|91,null|92,null|93,null|94,null|95,null|96,null|97,null|98,null|99,null|100,null|101,3|102,0|103,6|104,9 status: states: |0,128,null|1,128,null|2,128,null|3,128,null|4,128,null|5,128,null|6,130,江南|7,128,null|8,128,null|9,131,null|10,128,null|11,128,null|12,128,江南大学 next: |0,null|1,null|2,null|3,null|4,null|5,null|6,null|7,null|8,null|9,null|10,null|11,null|12,null|13,5|14,null|15,null|16,null|17,null|18,null|19,null|20,null|21,null|22,null|23,6|24,null|25,null|26,null|27,null|28,null|29,null|30,null|31,3|32,null|33,null|34,null|35,null|36,8|37,null|38,12|39,9|40,null|41,null|42,null|43,null|44,null|45,11|46,null|47,null|48,null|49,2|50,null|51,null|52,null|53,null|54,null|55,null|56,null|57,null|58,null|59,null|60,null|61,null|62,null|63,null|64,null|65,null|66,null|67,null|68,null|69,null|70,null|71,null|72,null|73,null|74,null|75,null|76,null|77,null|78,null|79,null|80,null|81,null|82,null|83,null|84,null|85,null|86,null|87,null|88,null|89,null|90,null|91,null|92,null|93,null|94,null|95,null|96,null|97,null|98,null|99,null|100,null|101,4|102,1|103,7|104,10 check: |0,null|1,null|2,null|3,null|4,null|5,null|6,null|7,null|8,null|9,null|10,null|11,null|12,null|13,4|14,null|15,null|16,null|17,null|18,null|19,null|20,null|21,null|22,null|23,5|24,null|25,null|26,null|27,null|28,null|29,null|30,null|31,2|32,null|33,null|34,null|35,null|36,7|37,null|38,11|39,8|40,null|41,null|42,null|43,null|44,null|45,10|46,null|47,null|48,null|49,1|50,null|51,null|52,null|53,null|54,null|55,null|56,null|57,null|58,null|59,null|60,null|61,null|62,null|63,null|64,null|65,null|66,null|67,null|68,null|69,null|70,null|71,null|72,null|73,null|74,null|75,null|76,null|77,null|78,null|79,null|80,null|81,null|82,null|83,null|84,null|85,null|86,null|87,null|88,null|89,null|90,null|91,null|92,null|93,null|94,null|95,null|96,null|97,null|98,null|99,null|100,null|101,3|102,0|103,6|104,9 status: states: |0,128,null|1,128,null|2,128,null|3,132,null|4,128,null|5,128,null|6,130,江南|7,128,null|8,128,null|9,131,null|10,128,null|11,128,null|12,128,江南大学|13,128,null|14,128,null|15,128,江边 next: |0,null|1,null|2,null|3,null|4,null|5,null|6,null|7,null|8,null|9,null|10,null|11,null|12,null|13,5|14,null|15,null|16,null|17,null|18,null|19,null|20,null|21,null|22,null|23,6|24,null|25,null|26,null|27,null|28,null|29,null|30,null|31,3|32,null|33,null|34,null|35,null|36,8|37,null|38,12|39,9|40,null|41,null|42,null|43,null|44,null|45,11|46,null|47,null|48,null|49,2|50,null|51,null|52,null|53,null|54,null|55,null|56,null|57,15|58,null|59,null|60,null|61,null|62,14|63,null|64,null|65,null|66,null|67,null|68,null|69,null|70,null|71,null|72,null|73,null|74,null|75,null|76,null|77,null|78,null|79,null|80,null|81,null|82,null|83,null|84,null|85,null|86,null|87,null|88,null|89,null|90,null|91,null|92,null|93,null|94,null|95,null|96,null|97,null|98,null|99,null|100,null|101,4|102,1|103,7|104,10|105,4|106,null|107,null|108,13 check: |0,null|1,null|2,null|3,null|4,null|5,null|6,null|7,null|8,null|9,null|10,null|11,null|12,null|13,4|14,null|15,null|16,null|17,null|18,null|19,null|20,null|21,null|22,null|23,5|24,null|25,null|26,null|27,null|28,null|29,null|30,null|31,2|32,null|33,null|34,null|35,null|36,7|37,null|38,11|39,8|40,null|41,null|42,null|43,null|44,null|45,10|46,null|47,null|48,null|49,1|50,null|51,null|52,null|53,null|54,null|55,null|56,null|57,14|58,null|59,null|60,null|61,null|62,13|63,null|64,null|65,null|66,null|67,null|68,null|69,null|70,null|71,null|72,null|73,null|74,null|75,null|76,null|77,null|78,null|79,null|80,null|81,null|82,null|83,null|84,null|85,null|86,null|87,null|88,null|89,null|90,null|91,null|92,null|93,null|94,null|95,null|96,null|97,null|98,null|99,null|100,null|101,null|102,0|103,6|104,9|105,3|106,null|107,null|108,3 status: states: |0,128,null|1,128,null|2,128,null|3,132,null|4,128,null|5,128,null|6,130,江南|7,128,null|8,128,null|9,131,null|10,128,null|11,128,null|12,128,江南大学|13,128,null|14,128,null|15,128,江边|16,129,null|17,129,null|18,132,null|19,128,null|20,129,null|21,128,南方 next: |0,null|1,null|2,null|3,null|4,null|5,null|6,null|7,null|8,null|9,null|10,null|11,null|12,null|13,5|14,17|15,null|16,null|17,null|18,null|19,null|20,null|21,null|22,20|23,6|24,18|25,null|26,null|27,null|28,null|29,null|30,null|31,3|32,null|33,null|34,null|35,null|36,8|37,null|38,12|39,9|40,null|41,null|42,null|43,null|44,null|45,11|46,null|47,null|48,null|49,2|50,null|51,null|52,null|53,null|54,null|55,null|56,null|57,15|58,21|59,null|60,null|61,null|62,14|63,null|64,null|65,null|66,null|67,null|68,null|69,null|70,null|71,null|72,null|73,null|74,null|75,null|76,null|77,null|78,null|79,null|80,null|81,null|82,null|83,null|84,null|85,null|86,null|87,null|88,null|89,null|90,null|91,null|92,null|93,null|94,null|95,null|96,null|97,null|98,null|99,null|100,null|101,16|102,1|103,7|104,10|105,4|106,19|107,null|108,13 check: |0,null|1,null|2,null|3,null|4,null|5,null|6,null|7,null|8,null|9,null|10,null|11,null|12,null|13,4|14,16|15,null|16,null|17,null|18,null|19,null|20,null|21,null|22,19|23,5|24,17|25,null|26,null|27,null|28,null|29,null|30,null|31,2|32,null|33,null|34,null|35,null|36,7|37,null|38,11|39,8|40,null|41,null|42,null|43,null|44,null|45,10|46,null|47,null|48,null|49,1|50,null|51,null|52,null|53,null|54,null|55,null|56,null|57,14|58,20|59,null|60,null|61,null|62,13|63,null|64,null|65,null|66,null|67,null|68,null|69,null|70,null|71,null|72,null|73,null|74,null|75,null|76,null|77,null|78,null|79,null|80,null|81,null|82,null|83,null|84,null|85,null|86,null|87,null|88,null|89,null|90,null|91,null|92,null|93,null|94,null|95,null|96,null|97,null|98,null|99,null|100,null|101,0|102,0|103,6|104,9|105,3|106,18|107,null|108,3 status: states: |0,128,null|1,128,null|2,128,null|3,132,null|4,128,null|5,128,null|6,130,江南|7,128,null|8,128,null|9,131,null|10,128,null|11,128,null|12,128,江南大学|13,128,null|14,128,null|15,128,江边|16,129,null|17,129,null|18,132,null|19,128,null|20,129,null|21,128,南方|22,129,null|23,128,null|24,134,null|25,130,null|26,130,null|27,128,云南 next: |0,null|1,null|2,null|3,null|4,null|5,null|6,null|7,null|8,null|9,null|10,null|11,null|12,null|13,5|14,17|15,26|16,null|17,24|18,null|19,null|20,null|21,null|22,20|23,6|24,18|25,27|26,null|27,null|28,null|29,null|30,null|31,3|32,null|33,null|34,null|35,null|36,8|37,null|38,12|39,9|40,null|41,null|42,null|43,null|44,null|45,11|46,null|47,null|48,null|49,2|50,null|51,null|52,null|53,null|54,null|55,null|56,null|57,15|58,21|59,23|60,null|61,null|62,14|63,null|64,null|65,null|66,null|67,null|68,null|69,null|70,null|71,null|72,null|73,null|74,null|75,null|76,null|77,null|78,null|79,null|80,null|81,null|82,null|83,null|84,null|85,null|86,null|87,null|88,null|89,null|90,null|91,null|92,null|93,null|94,null|95,null|96,null|97,null|98,null|99,null|100,22|101,16|102,1|103,7|104,10|105,4|106,19|107,25|108,13 check: |0,null|1,null|2,null|3,null|4,null|5,null|6,null|7,null|8,null|9,null|10,null|11,null|12,null|13,4|14,16|15,25|16,null|17,23|18,null|19,null|20,null|21,null|22,19|23,5|24,17|25,26|26,null|27,null|28,null|29,null|30,null|31,2|32,null|33,null|34,null|35,null|36,7|37,null|38,11|39,8|40,null|41,null|42,null|43,null|44,null|45,10|46,null|47,null|48,null|49,1|50,null|51,null|52,null|53,null|54,null|55,null|56,null|57,14|58,20|59,22|60,null|61,null|62,13|63,null|64,null|65,null|66,null|67,null|68,null|69,null|70,null|71,null|72,null|73,null|74,null|75,null|76,null|77,null|78,null|79,null|80,null|81,null|82,null|83,null|84,null|85,null|86,null|87,null|88,null|89,null|90,null|91,null|92,null|93,null|94,null|95,null|96,null|97,null|98,null|99,null|100,0|101,0|102,0|103,6|104,9|105,3|106,18|107,24|108,3
字符串查询：
1 public T search(String str) { 2 if(str != null && str.length() > 0) { 3 int parent = 0; 4 byte[] bs = str.getBytes(); 5 for(int i = 0; i < bs.length; i++) { 6 parent = this.search(parent, bs[i]); 7 } 8 if(parent > 0) { 9 return this.states.get(parent).getT(); 10 } 11 } 12 return null; 13 } 14 15 16 private int search(int parent, byte b){ 17 if(parent >= 0 && parent < this.states.size()) { 18 int nextIndex = this.states.get(parent).getBase() + b; 19 if(nextIndex < this.check.size() && this.check.get(nextIndex) == parent) { 20 return this.next.get(nextIndex); 21 } 22 } 23 return -1; 24 }
查询的时候比较简单
3、总结
TripleArrayTrieTree使用三个数组来实现trie树，可以明显的降低内存开销，同时并未降低查询效率，但是在字符串插入的时候，为了解决节点碰撞问题，会增加大量的时间消耗
参考：https://github.com/pythonerleilei/Search/blob/master/src/seach/data_structure/tree/impl/TripleArrayTrieTree.java
以上是关于Trie树_4-TripleArrayTrieTree的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章