[leetcode]208. 实现 Trie (前缀树)

实现字符串存储的Trie前缀树数据结构
本文详细介绍了如何使用Trie数据结构实现一个用于存储小写英文字符串的前缀树,包括构建过程、代码实现以及搜索、插入和查找前缀的功能。

一、题目

 二、题解

1.题目类型

由题可知,我们需要实现一种用来存储字符串的数据类型,而且根据题目中查询字符串和查询prefix我们也能想到,就是构建一层一层的树结构实现存储字符串。

2.如何构建?

如果我们要存储的数据不确定种类的话,我们可以在一层中用map存储,key存储数据(Object),value存储是否为叶结点(boolean) 。但是现在我们已经确定要存储的数据为26个小写英文字母,那么我们就拿一个固定大小为26的Trie数组和一个flag来代替map,a代表childrens[0],b代表childrens[1]...依次类推,然后flag代表当前字母是不是最后一个。

3.代码

注意事项:我们要创建一个Trie对象来保存我们当前的位置,这样方便迭代进入下一层

public class P208_ImplementTriePrefixTree {
    //力扣代码
//leetcode submit region begin(Prohibit modification and deletion)
    class Trie {
        private Trie[] childrens;
        private Boolean end;

        public Trie() { //初始化 26个字母
            //并不是真正的存储abcd...而是用0~25这26个下标去代表abcd..。
            this.childrens = new Trie[26];
            this.end = false;
        }

        public void insert(String word) {
            //用来表示达到了第几层
            Trie node = this;
            for (int i = 0; i < word.length(); i++) {
                //获取当前字母对应0~25的下标
                int idx = word.charAt(i) - 'a';
                //查看是否存在当前字母
                if (node.childrens[idx] == null) {
                    //初始化
                    node.childrens[idx] = new Trie();
                }
                node = node.childrens[idx];
            }
            //到达最后一个字母,标记为end
            node.end = true;
        }

        public boolean search(String word) {
            //用来记录当前层数的Trie
            Trie node = this;
            for (int i = 0; i < word.length(); i++) {
                int idx = word.charAt(i) - 'a';
                if (node.childrens[idx] == null) { //不存在
                    return false;
                }
                node = node.childrens[idx];
            }
            //node不为null且当前字典是最后一个
            return node != null && node.end;
        }

        public boolean startsWith(String prefix) {
            //记录当前层
            Trie node = this;
            for (int i = 0; i < prefix.length(); i++) {
                int idx = prefix.charAt(i) - 'a';
                if (node.childrens[idx] == null) {
                    return false;
                }
                node = node.childrens[idx];
            }
            return node != null;
        }
    }

/**
 * Your Trie object will be instantiated and called as such:
 * Trie obj = new Trie();
 * obj.insert(word);
 * boolean param_2 = obj.search(word);
 * boolean param_3 = obj.startsWith(prefix);
 */
//leetcode submit region end(Prohibit modification and deletion)

}

 

### 实现 Trie前缀) 为了实现 Trie 数据结构,在 Java 中可以定义一个 `TrieNode` 类来表示节点,并创建相应的操作方法。下面是一个完整的解决方案: #### 定义 Trie 节点 每个节点包含指向其子节点的链接列表以及是否为单词结束标志。 ```java class TrieNode { private final int R = 26; private TrieNode[] links; private boolean isEnd; public TrieNode() { links = new TrieNode[R]; } // 判断是否存在字符对应的子节点 public boolean containsKey(char ch) { return links[ch - 'a'] != null; } // 获取指定字符对应的孩子结点 public TrieNode get(char ch) { return links[ch - 'a']; } // 设置当前结点孩子结点 public void put(char ch, TrieNode node) { links[ch - 'a'] = node; } // 标记该位置是否有字符串终止于此处 public void setEnd() { isEnd = true; } // 是否有字符串在此终结 public boolean isEnd() { return isEnd; } } ``` #### 创建 Trie 类并提供接口函数 通过封装上述基本功能,可构建更高级别的 API 来支持插入、搜索和查询以特定前缀开头的所有键等功能。 ```java class Trie { private final TrieNode root; /** Initialize your data structure here. */ public Trie() { root = new TrieNode(); } /** Inserts a word into the trie. */ public void insert(String word) { TrieNode node = root; for (int i = 0; i < word.length(); i++) { char currentChar = word.charAt(i); if (!node.containsKey(currentChar)) { node.put(currentChar, new TrieNode()); } node = node.get(currentChar); } node.setEnd(); } /** Returns if the word is in the trie. */ public boolean search(String word) { TrieNode node = searchPrefix(word); return node != null && node.isEnd(); } /** Returns if there is any word in the trie that starts with the given prefix. */ public boolean startsWith(String prefix) { TrieNode node = searchPrefix(prefix); return node != null; } private TrieNode searchPrefix(String word) { TrieNode node = root; for (int i = 0; i < word.length(); i++) { char curLetter = word.charAt(i); if (node.containsKey(curLetter)) { node = node.get(curLetter); } else { return null; } } return node; } } /** * Your Trie object will be instantiated and called as such: * Trie obj = new Trie(); * obj.insert(word); * boolean param_2 = obj.search(word); * boolean param_3 = obj.startsWith(prefix); */ ``` 此代码实现Trie 的核心逻辑,包括初始化、插入新词、查找完整匹配项以及检查给定前缀的存在性[^1]。
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