Trie树解析

Posted 2020-11-02

理论解释

Trie树，当然是一种树形结构，树的节点（除了根节点）上都保存了一个字符，叶子节点会多一个标志，标志当前节点为叶子节点，我下面实现的方案是给结构体加了count属性，如果为叶子节点，count属性大于0。

用处

Trie树每个节点上保存了一个字符，常用来保存字符串，排序字符串，搜索字符串，下面代码实现就是搜索一个字符串在另外一个字符串的位置,如果没找到，则为-1，如果找到了，则返回了主字符串的位置。当然让我去研究Trie树的动力是aho-corasick算法。此算法后面也会出个博客，此算法的场景后续会提到，读那算法之前一定要先将这篇文章都弄明白。

代码实现

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

#define MAX_CHILD 26
typedef struct tree
{
        int count;
        struct tree *child[MAX_CHILD];  
} Tree_node, *Trie_node;

Trie_node createNode()
{
        Trie_node n;
        n = (Trie_node) malloc(sizeof(Tree_node));
        memset(n, 0, sizeof(Tree_node));
        return n;
}

int insertNode(Trie_node root, char *str)
{
        Trie_node temp, new_node;
        temp = root;
        char *p = str;
        int child_index;
        while(*p != '\0')
        {
                child_index = *p - 'a';         
                if(temp->child[child_index] != NULL)
                {
                        temp = temp->child[child_index];
                }
                else
                {
                        new_node = createNode();
                        temp->child[child_index] = new_node;
                        temp = temp->child[child_index];
                }
                p++;
        }
        temp->count++;
        return 1;
}

int strpos(Trie_node root, char *handle_str)
{
        char *p = handle_str;
        Trie_node temp;
        temp = root;
        int pos = -1;
        int key = 0;
        int child_index;
        int start_key = 0;
        while(p[key] != '\0')           
        {
                child_index = p[key] - 'a';
                if(temp->child[child_index] != NULL)
                {
                        if(start_key == 0)
                        {
                                start_key = key;
                        }
                        temp = temp->child[child_index];        
                }
                else if(start_key > 0)
                {
                        start_key = 0;
                        temp = root;
                }       
                key++;
                if(temp->count > 0)
                {
                        pos = start_key;
                        break;
                }
        }
        return pos;
}

void destroyTrie(Trie_node root)
{
        Trie_node temp;
        temp = root;
        for(int i = 0; i < MAX_CHILD; i++)
        {
                if(temp->child[i])
                {
                        destroyTrie(temp->child[i]);
                }
        }
        free(root);
}

int main()
{
        Trie_node root;
        root = createNode();
        char *posstr = "esd";
        insertNode(root, posstr);
        char *handle_str = "afeweasddesd";
        int tpos = strpos(root, handle_str);
        printf("find string pos is %d\n", tpos);
        destroyTrie(root);
        return 0;
}

我用最原始的方法来实现strpos方法:

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>

int strpos(char *handle, char *pos)
{
        int m, n;
        int r = -1;
        for(int i = 0; handle[i] != '\0'; i++)
        {
                m = i;  
                n = 1;
                for(int j = 0; pos[j] != '\0'; j++)
                {
                        if(handle[m] != pos[j])
                        {
                                n = 0;
                                break;
                        }
                        m++;            
                }
                if(n == 1)
                {
                        r = i;
                        break;
                }
        }

        return r;       
}

int main()
{
        char s[10] = "afk asdef";
        char pos[5] = "afk";
        int r = strpos(s, pos);
        printf("%d\n", r);
        return 0;
}

相比Trie树实现strpos方法，原始方法代码很简单，就2个循环，但时间复杂度明显是n的平方。性能明显不如Trie树。