Trie 树构造原理、应用场景与复杂度分析

本文深入解析了Trie树,一种高效用于字符串匹配的树形结构。详细介绍了Trie树的构造原理,包括如何利用字符串的公共前缀进行优化,以及在Trie树中查找字符串的过程。同时,分析了Trie树的复杂度,并讨论了如何通过不同数据结构优化子节点存储,以降低空间复杂度。

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Trie 树构造原理

字典树,又称 Trie 树,是一种专门用于字符串匹配的树形结构,能够高效的在一组字符串中寻找所求字符串,与红黑树,散列表类似,但是又有其优势。

如何构造一颗 Trie 树
假设我们有一组字符串:abcadfadrfsiab
Trie 树的本质,就是利用字符串之间的公共前缀,将重复的前缀合并在一起。如图:
在这里插入图片描述

根节点不包含任何信息,从根节点一路往下到灰色节点,便是一个字符串。

注意:灰色节点并不一定是叶子节点,当字符串组中存在abcabcdfg这样的时,前者是后者的前缀,为了区分是两个字符串,需要给每个字符串的结尾字符做标记。

在Trie树中查找
假设我们要查找abf,先将其拆分成 单个字符,按照下图路径,一层一层比较查找。直到最后一个字符恰好存在并且是灰色节点
Trie树查找

如何构造一颗 Trie 树
上述分析可知,字典树是一颗多叉树,二叉树中是通过左右子节点指针实现的,那么多叉树该如何实现呢?

//二叉树
class BinaryTreeNode{
   
   
	char data;
	BinaryTreeNode left;//左子节点
	BinaryTreeNode right;//右子节点
}

假设当前字符串只包含a-z 26 个字符,那么可以使用 26 个单位的子节点数组来实现:

class TriaTree{
   
   
	char data;
	bool isEndingChar;
	TriaTree node[26];
}

在这里插入图片描述

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