用 c# 构建一个简单、高性能的树形数据结构

Question

我需要创建一个树型的产品目录。

每个树节点都由一个ID（字符串）表示，树数据上的函数只有2个：

1. getChild(string ID)，给个ID，得到孩子（不需要包括孩子的） children)，如果 ID 为 null，则获取所有根节点
2. getParent(string ID)，如果有则返回父ID，如果是root则返回null

由于树一旦决定，就不会改变，所以我认为将所有代码放在静态中会最好。 所以我开始尝试使用字典

"id": {parent:ID, child:[id2, id3, id4....]}

由于大约有 1000 多个目录，我发现我很快就搞砸了，静态数据中有很多错误，最终结果可用。还有，现在我只写了几十个，代码看起来乱七八糟。

请建议一种方法来创建这个高性能的简单目录树。谢谢

Answer 1

只需用它制作一个类。

更新：

class TreeNode : IEnumerable<TreeNode>
{
    private readonly Dictionary<string, TreeNode> _children =
                                        new Dictionary<string, TreeNode>();

    public readonly string ID;
    public TreeNode Parent { get; private set; }

    public TreeNode(string id)
    {
        this.ID = id;
    }

    public TreeNode GetChild(string id)
    {
        return this._children[id];
    }

    public void Add(TreeNode item)
    {
        if (item.Parent != null)
        {
            item.Parent._children.Remove(item.ID);
        }

        item.Parent = this;
        this._children.Add(item.ID, item);
    }

    public IEnumerator<TreeNode> GetEnumerator()
    {
        return this._children.Values.GetEnumerator();
    }

    IEnumerator IEnumerable.GetEnumerator()
    {
        return this.GetEnumerator();
    }

    public int Count
    {
        get { return this._children.Count; }
    }
}

静态定义的用法相当简单：

var tree = new TreeNode("Root")
               {
                   new TreeNode("Category 1")
                       {
                           new TreeNode("Item 1"),
                           new TreeNode("Item 2"),
                           new TreeNode("Item 3"),
                       },
                   new TreeNode("Category 2")
                       {
                           new TreeNode("Item 1"),
                           new TreeNode("Item 2"),
                           new TreeNode("Item 3"),
                           new TreeNode("Item 4"),
                       }
               };

编辑

更多功能，更容易创建...

public static TreeNode BuildTree(string tree)
{
    var lines = tree.Split(new[] { Environment.NewLine },
                           StringSplitOptions.RemoveEmptyEntries);

    var result = new TreeNode("TreeRoot");
    var list = new List<TreeNode> { result };

    foreach (var line in lines)
    {
        var trimmedLine = line.Trim();
        var indent = line.Length - trimmedLine.Length;

        var child = new TreeNode(trimmedLine);
        list[indent].Add(child);

        if (indent + 1 < list.Count)
        {
            list[indent + 1] = child;
        }
        else
        {
            list.Add(child);
        }
    }

    return result;
}

public static string BuildString(TreeNode tree)
{
    var sb = new StringBuilder();

    BuildString(sb, tree, 0);

    return sb.ToString();
}

private static void BuildString(StringBuilder sb, TreeNode node, int depth)
{
    sb.AppendLine(node.ID.PadLeft(node.ID.Length + depth));

    foreach (var child in node)
    {
        BuildString(sb, child, depth + 1);
    }
}

用法：

var tree = TreeNode.BuildTree(@"
Cat1
 Sub1
  Item1
  Item2
  Item3
 Sub2
  Item1
  Item2
Cat2
 Sub1
 Sub2
  Item1
  Item2
 Sub3
  Item1
Cat3
Cat4");

Answer 2

我创建了一个Node class，这可能会有所帮助。它速度很快并且有一些额外的属性，比如：

• 祖先
• 后裔
• 兄弟姐妹
• 节点级别
• 父母
• 根
• 等

Answer 3

你可以写一个简单的二叉树，我在下面写了一些伪代码：

class TreeNode {
    TreeNode Right;
    TreeNode Left;
    int id;
    //...
}

class BinTree {

    void Insert(TreeNode node)
    {
        while(true) {   
            if(node.id > target.id) {
                if(target.Right != null) {
                    target = target.Right;
                    continue;
                }
                else {
                    target.Right = node;
                    break;
                }
            }

            else if(node.id < target.id) {
                if(target.Left != null) {
                    target = target.Left;
                    continue;
                }
                else {
                    target.Left = node;
                    break;
                }   
            }

            else {
                throw new ArgumentException("Duplicated id");
            }
        }
    }


    TreeNode Search(int id)
    {
        TreeNode target = root;

        while(target != null) {
            if(id > target.id) {
                target = target.Right;
            }
            else if(id < target.id) {
                target = target.Left;
            }
            else {
                return target;
            }
        }

        return null;
    }

}

但如果你的数据量很大，也许 AVL 树更高效