java - "Simple"Trie实现

Question

我需要实现 Trie (在 Java 中)用于大学项目。 Trie 应该能够添加和删除字符串(对于阶段 1)。

我每天(过去几天)都花几个小时试图弄清楚如何做到这一点，但每次都惨遭失败。

我需要一些帮助，互联网上的示例和我的教科书(Adam Drozdek 的 Java 中的数据结构和算法)都没有帮助。

信息

1. 我正在使用的节点类:

   class Node {
       public boolean isLeaf;
   }
   
   class internalNode extends Node {
       public String letters;  //letter[0] = '$' always.
       //See image -> if letter[1] = 'A' then children[1] refers to child node "AMMO"
       //See image -> if letter[2] = 'B' then children[2] refers to internal node "#EU"
       public TrieNode[] children = new TrieNode[2];
   
       public TrieInternalNode(char ch)
       {
           letters = "#" + String.valueOf(ch);//letter[0] = '$' always.
           isLeaf = false;
       }
   }
   
   class leafNode extends Node
   {
       public String word;
       public TrieLeafNode(String word)
       {
           this.word = new String(word);
           isLeaf = true;
       }
   }
   

2. 这是我需要遵循的插入伪代码:(警告它非常模糊)

   trieInsert(String K)
   {
       i = 0;
       p = the root;
       while (not inserted)
       {
           if the end of word k is reached
               set the end-of-word marker in p to true;
           else if (p.ptrs[K[i]] == 0)
               create a leaf containing K and put its address in p.ptrs[K[i]];
           else if reference p.ptrs[K[i]] refers to a leaf
           {
               K_L = key in leaf p.ptrs[K[i]]
               do
               {
                   create a nonleaf and put its address in p.ptrs[K[i]];
                   p = the new nonleaf;
               } while (K[i] == K_L[i++]);
           }
           create a leaf containing K and put its address in p.ptrs[K[--i]];
           if the end of word k is reached
               set the end-of-word marker in p to true;
           else
               create a leaf containing K_L and put its address in p.ptrs[K_L[i]];
           else
               p = p.ptrs[K[i++]];
       }
   }
   

3. 我需要实现以下方法。

   public boolean add(String word){...}//adds word to trie structure should return true if successful and false otherwise
   
   public boolean remove(String word){...}//removes word from trie structure should return true if successful and false otherwise
   

4. 我找不到删除的伪代码，但如果插入不起作用，删除也帮不了我。

5. 这是我需要实现的 Trie 的图像。

1. 我知道如果这样实现 Trie 树仍然效率低下，但目前我不必担心这一点。

2. 这本书提供了一个与我需要做的类似的实现，但不使用单词结尾字符('$')并且仅将不带前缀的单词存储在子节点中 http://mathcs.duq.edu/drozdek/DSinJava/SpellCheck.java

约束

1. 我需要用 JAVA 实现 trie。
2. 我不得导入或使用 Java 的任何内置数据结构。 (即没有 Map、HashMap、ArrayList 等)
3. 我可能会使用数组、Java 原始类型和 Java 字符串。
4. Trie 必须使用 $(美元)符号来指示词尾。 (见下图)

1. 我假设现在将插入包含 $ 符号的单词。
2. 我需要以与本书相同的风格实现 Trie it。
3. 单词的大小写无关紧要，即。所有单词都将被视为小写
4. Trie 应该只存储词尾字符和适用于单词的字符，而不是整个字母表(如某些实现)。

我不希望任何人为我做实现(除非他们身边有人 :P)我真的需要帮助。

Answer 1

首先，我不认为你应该让叶节点和内部节点分开类。我建议使用 isLeaf() 方法创建一个通用节点类。如果节点没有子节点，此方法将返回 true。

这是您需要实现的功能的一些高级伪代码。为简单起见，我假设存在一个名为 getIndex() 的方法，该方法返回与字符对应的索引。

Insert(String str)
    Node current = null
    for each character in str
        int index = getIndex(character)
        if current.children[index] has not been initialized
            initialize current.children[index] to be a new Node
        current = current.children[index]

您可以轻松地扩充此伪代码以满足您的需要。例如，如果您想在插入不成功时返回 false:

• 如果输入字符串为空则返回false
• 如果输入的字符串包含无效字符则返回false

现在，这里是一些用于删除的高级伪代码。

Remove(String str)
    Node current = null
    for each character in str
        int index = getIndex(character)
        current = current.children[index] 

    // At this point, we found the node we want to remove. However, we want to 
    // delete as many ancestor nodes as possible. We can delete an ancestor node 
    // if it is not need it any more. That is, we can delete an ancestor node 
    // if it has exactly one child. 

    Node ancestor = current
    while ancestor is not null
        if ancestor has 2 or more children
            break out of loop 
        else if ancestor has less than 2 children
            Node grandAncestor = ancestor.parent
            if grandAncestor is not null
                reinitialize grandAncestor.children // this has the effect of removing ancestor

        ancestor = ancestor.parent   

在非常高的层次上，我们跟随输入字符串到达​​我们想要删除的节点。在此之后，我们沿着父指针向上遍历树并删除具有 1 个子节点的每个节点(因为不再需要它)。一旦我们到达一个有 2 个 child 的节点，我们就停止。

与 Insert 一样，我们可以轻松地扩充此伪代码以在删除不成功时返回 false:

• 如果输入字符串为空则返回false
• 如果输入的字符串包含无效字符则返回false
• 如果输入字符串指向不存在的节点，则返回 false

如果您的 Node 类具有父字段，则最容易实现删除。但是，没有父点的方法是可以实现的，只是比较困难。您可以看到一个更棘手的实现示例 here .