Trie树的C++实现

Trie—单词查找树

Trie，又称单词查找树、前缀树，是一种哈希树的变种。应用于字符串的统计与排序，经常被搜索引擎系统用于文本词频统计。

性质：
1.根节点不包含字符，除根节点外的每一个节点都只包含一个字符。
2.从根节点到某一节点，路径上经过的字符连接起来，为该节点对应的字符串。
3.每个节点的所有子节点包含的字符都不相同。

优点：
1.查询快。对于长度为m的键值，最坏情况下只需花费O(m)的时间；而BST需要O(m log n)的时间。
2.当存储大量字符串时，Trie耗费的空间较少。因为键值并非显式存储的，而是与其他键值共享子串。

操作：
1.初始化或清空：遍历Trie，删除所有节点，只保留根节点。

2.插入字符串
1).设置当前节点为根节点，设置当前字符为插入字符串中的首个字符；
2).在当前节点的子节点上搜索当前字符，若存在，则将当前节点设为值为当前字符的子节点；否则新建一个值为当前字符的子节点，并将当前结点设置为新创建的节点。
3).将当前字符设置为串中的下个字符，若当前字符为0，则结束；否则转2.

3.查找字符串
搜索过程与插入操作类似，当字符找不到匹配时返回假；若全部字符都存在匹配，判断最终停留的节点是否为树叶，若是，则返回真，否则返回假。

4.删除字符串
首先查找该字符串，边查询边将经过的节点压栈，若找不到，则返回假；否则依次判断栈顶节点是否为树叶，若是则删除该节点，否则返回真。

#include <iostream>  using namespace std;    /* trie的节点类型 */  template <int Size> //Size为字符表的大小  struct trie_node   {      bool terminable; //当前节点是否可以作为字符串的结尾      int node; //子节点的个数      trie_node *child[Size]; //指向子节点指针        /* 构造函数 */      trie_node() : terminable(false), node(0) { memset(child, 0, sizeof(child)); }  };    /* trie */  template <int Size, typename Index> //Size为字符表的大小，Index为字符表的哈希函数  class trie   {  public:      /* 定义类型别名 */      typedef trie_node<Size> node_type;      typedef trie_node<Size>* link_type;        /* 构造函数 */      trie(Index i = Index()) : index(i){ }        /* 析构函数 */      ~trie() { clear(); }        /* 清空 */      void clear()       {          clear_node(root);          for (int i = 0; i < Size; ++i)              root.child[i] = 0;      }        /* 插入字符串 */      template <typename Iterator>      void insert(Iterator begin, Iterator end)       {          link_type cur = &root; //当前节点设置为根节点          for (; begin != end; ++begin)           {              if (!cur->child[index[*begin]]) //若当前字符找不到匹配，则新建节点              {                  cur->child[index[*begin]] = new node_type;                  ++cur->node; //当前节点的子节点数加一              }              cur = cur->child[index[*begin]]; //将当前节点设置为当前字符对应的子节点          }          cur->terminable = true; //设置存放最后一个字符的节点的可终止标志为真      }        /* 插入字符串，针对C风格字符串的重载版本 */      void insert(const char *str)      {          insert(str, str + strlen(str));       }        /* 查找字符串，算法和插入类似 */      template <typename Iterator>      bool find(Iterator begin, Iterator end)       {          link_type cur = &root;          for (; begin != end; ++begin)           {              if (!cur->child[index[*begin]])                   return false;              cur = cur->child[index[*begin]];          }          return cur->terminable;      }        /* 查找字符串，针对C风格字符串的重载版本 */      bool find(const char *str)       {          return find(str, str + strlen(str));       }        /* 删除字符串 */      template <typename Iterator>      bool erase(Iterator begin, Iterator end)       {          bool result; //用于存放搜索结果          erase_node(begin, end, root, result);          return result;      }        /* 删除字符串，针对C风格字符串的重载版本 */      bool erase(char *str)       {              return erase(str, str + strlen(str));       }        /* 按字典序遍历单词树 */      template <typename Functor>      void traverse(Functor &execute = Functor())       {          visit_node(root, execute);      }    private:      /* 访问某结点及其子结点 */      template <typename Functor>      void visit_node(node_type cur, Functor &execute)       {          execute(cur);          for (int i = 0; i < Size; ++i)           {              if (cur.child[i] == 0) continue;              visit_node(*cur.child[i], execute);          }      }      /* 清除某个节点的所有子节点 */      void clear_node(node_type cur)       {          for (int i = 0; i < Size; ++i)           {              if (cur.child[i] == 0) continue;              clear_node(*cur.child[i]);              delete cur.child[i];              cur.child[i] = 0;              if (--cur.node == 0) break;          }      }        /* 边搜索边删除冗余节点，返回值用于向其父节点声明是否该删除该节点 */      template <typename Iterator>      bool erase_node(Iterator begin, Iterator end, node_type &cur, bool &result)       {          if (begin == end) //当到达字符串结尾：递归的终止条件          {               result = cur.terminable; //如果当前节点可以作为终止字符，那么结果为真              cur.terminable = false;  //设置该节点为不可作为终止字符，即删除该字符串              return cur.node == 0;    //若该节点为树叶，那么通知其父节点删除它          }          //当无法匹配当前字符时，将结果设为假并返回假，即通知其父节点不要删除它          if (cur.child[index[*begin]] == 0) return result = false;           //判断是否应该删除该子节点          else if (erase_node((++begin)--, end, *(cur.child[index[*begin]]), result))           {               delete cur.child[index[*begin]]; //删除该子节点              cur.child[index[*begin]] = 0; //子节点数减一              //若当前节点为树叶，那么通知其父节点删除它              if (--cur.node == 0 && cur.terminable == false) return true;           }          return false; //其他情况都返回假      }        /* 根节点 */      node_type root;        /* 将字符转换为索引的转换表或函数对象 */      Index index;  };    //index function object  class IndexClass  {    public:      int operator[](const char key)        {            return key % 26;        }  };    int main()  {      trie<26,IndexClass> t;      t.insert("tree");      t.insert("tea");      t.insert("A");      t.insert("ABC");        if(t.find("tree"))          cout<<"find tree"<<endl;      else          cout<<"not find tree"<<endl;        if(t.find("tre"))          cout<<"find tre"<<endl;      else          cout<<"not find tre"<<endl;            if(t.erase("tree"))          cout<<"delete tree"<<endl;      else          cout<<"not find tree"<<endl;        if(t.find("tree"))          cout<<"find tree"<<endl;      else          cout<<"not find tree"<<endl;        return 0;  }