swift 数据结构 - 树

树的基本实现

树用于展示物与物之间的等级关系,如下图所示

树由多个结点组成,每个结点都关联这另一个结点。

结点可以有多个子结点,但做多只能有一个父结点。没有父结点的结点称为根结点,没有子结点的结点称为叶子结点


这篇文章我们展示的是一个通用树,并没有限定一个结点下面需要多少个子结点,也没有规定这些结点的排序

public class TreeNode<T> {

  public var value: T

  public weak var parent: TreeNode?

  public var children = [TreeNode<T>]()

  public init(value: T) {

    self.value = value

  }

  public func addChild(_ node: TreeNode<T>) {

    children.append(node)

    node.parent = self

  }

}

重写类的description方法,使其方便打印查看

extension TreeNode: CustomStringConvertible {

  public var description: String {

    var s = "\(value)"

    if !children.isEmpty {

      s += " {" + children.map { $0.description }.joined(separator: ", ") + "}"

    }

    return s

  }

}

使用方法:

let tree = TreeNode<String>(value: "beverages")

let hotNode = TreeNode<String>(value: "hot")

let coldNode = TreeNode<String>(value: "cold")

let teaNode = TreeNode<String>(value: "tea")

let coffeeNode = TreeNode<String>(value: "coffee")

let chocolateNode = TreeNode<String>(value: "cocoa")

let blackTeaNode = TreeNode<String>(value: "black")

let greenTeaNode = TreeNode<String>(value: "green")

let chaiTeaNode = TreeNode<String>(value: "chai")

let sodaNode = TreeNode<String>(value: "soda")

let milkNode = TreeNode<String>(value: "milk")

let gingerAleNode = TreeNode<String>(value: "ginger ale")

let bitterLemonNode = TreeNode<String>(value: "bitter lemon")

tree.addChild(hotNode)

tree.addChild(coldNode)

hotNode.addChild(teaNode)

hotNode.addChild(coffeeNode)

hotNode.addChild(chocolateNode)

coldNode.addChild(sodaNode)

coldNode.addChild(milkNode)

teaNode.addChild(blackTeaNode)

teaNode.addChild(greenTeaNode)

teaNode.addChild(chaiTeaNode)

sodaNode.addChild(gingerAleNode)

sodaNode.addChild(bitterLemonNode)

通过上面的代码我们就建立了如下图所示的树。beverages为根结点,black,green,chai,coffee,cocoa,soda,milk, ginger ale bitter leamon为叶子结点.


对于任何结点,你都可以通过parent访问他们的父结点

teaNode.parent

teaNode.parent!.parent

通常我们会用以下的词来评论树

树的高度:从根结点到最底层的叶子结点的连接数,比如上图中树的高度为3.因为从根结点到最深的叶子结点有3次连接

结点深度:从根结点到该结点的连接数,比如上图中的tea的结点深度为2.因为从根结点到该结点有2次连接

还有很多其他方式来构建一棵树,比如有时候你可能不需要父结点,或者每个结点最多只有两个结点(二叉树)

树的遍历

当我们查找树是否包含某个值的时候,我们需要遍历树。先对比该结点的value值,如果不匹配,则依次遍历该结点的子结点。因为这些子结点的类型和当前结点的类型是一致的,所以可以直接使用递归的方式来遍历(查看子结点的value,如果不匹配则再遍历该子结点的子结点)

extension TreeNode where T: Equatable {

  func search(_ value: T) -> TreeNode? {

    if value == self.value {

      return self

    }

    for child in children {

      if let found = child.search(value) {

        return found

      }

    }

    return nil

  }

}

使用方法

tree.search("cocoa")    // returns the "cocoa" node

tree.search("chai")    // returns the "chai" node

tree.search("bubbly")  // nil

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