实现前缀树
1.题目内容
T（发音类似 “try”）或者说 前缀树 是一种树形数据结构，用于高效地存储和检索字符串数据集中的键。这一数据结构有相当多的应用情景，例如自动补完和拼写检查。
请你实现 Trie 类：
Trie() 初始化前缀树对象。void insert(String word) 向前缀树中插入字符串 word 。boolean search(String word) 如果字符串 word 在前缀树中，返回 true（即，在检索之前已经插入）；否则，返回 false 。boolean startsWith(String prefix) 如果之前已经插入的字符串 word 的前缀之一为 prefix ，返回 true ；否则，返回 false 。
示例：
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| 输入
["Trie", "insert", "search", "search", "startsWith", "insert", "search"]
[[], ["apple"], ["apple"], ["app"], ["app"], ["app"], ["app"]]
输出
[null, null, true, false, true, null, true]
解释
Trie trie = new Trie();
trie.insert("apple");
trie.search("apple"); // 返回 True
trie.search("app"); // 返回 False
trie.startsWith("app"); // 返回 True
trie.insert("app");
trie.search("app"); // 返回 True
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提示：
1 <= word.length, prefix.length <= 2000word 和 prefix 仅由小写英文字母组成insert、search 和 startsWith 调用次数 总计 不超过 3 * 10000 次
2.解法
字典树
思路及算法
Trie，又称前缀树或字典树，是一棵有根树，其每个节点包含以下字段：
- 指向子节点的指针数组 children。对于本题而言，数组长度为 26，即小写英文字母的数量。此时 children[0] 对应小写字母 a，children[1] 对应小写字母 b，…，children[25] 对应小写字母 z。
- 布尔字段 isEnd，表示该节点是否为字符串的结尾。
插入字符串
我们从字典树的根开始，插入字符串。对于当前字符对应的子节点，有两种情况：
- 子节点存在。沿着指针移动到子节点，继续处理下一个字符。
- 子节点不存在。创建一个新的子节点，记录在 children数组的对应位置上，然后沿着指针移动到子节点，继续搜索下一个字符。
重复以上步骤，直到处理字符串的最后一个字符，然后将当前节点标记为字符串的结尾。
查找前缀
我们从字典树的根开始，查找前缀。对于当前字符对应的子节点，有两种情况：
- 子节点存在。沿着指针移动到子节点，继续搜索下一个字符。
- 子节点不存在。说明字典树中不包含该前缀，返回空指针。
- 重复以上步骤，直到返回空指针或搜索完前缀的最后一个字符。
若搜索到了前缀的末尾，就说明字典树中存在该前缀。此外，若前缀末尾对应节点的 isEnd\textit{isEnd}isEnd 为真，则说明字典树中存在该字符串。
代码
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| //C++
class Trie {
private:
vector<Trie*> children;
bool isEnd;
Trie* searchPrefix(string prefix) {
Trie* node = this;
for (char ch : prefix) {
ch -= 'a';
if (node->children[ch] == nullptr) {
return nullptr;
}
node = node->children[ch];
}
return node;
}
public:
Trie() : children(26), isEnd(false) {}
void insert(string word) {
Trie* node = this;
for (char ch : word) {
ch -= 'a';
if (node->children[ch] == nullptr) {
node->children[ch] = new Trie();
}
node = node->children[ch];
}
node->isEnd = true;
}
bool search(string word) {
Trie* node = this->searchPrefix(word);
return node != nullptr && node->isEnd;
}
bool startsWith(string prefix) {
return this->searchPrefix(prefix) != nullptr;
}
};
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| //Java
class Trie {
private Trie[] children;
private boolean isEnd;
public Trie() {
children = new Trie[26];
isEnd = false;
}
public void insert(String word) {
Trie node = this;
for (int i = 0; i < word.length(); i++) {
char ch = word.charAt(i);
int index = ch - 'a';
if (node.children[index] == null) {
node.children[index] = new Trie();
}
node = node.children[index];
}
node.isEnd = true;
}
public boolean search(String word) {
Trie node = searchPrefix(word);
return node != null && node.isEnd;
}
public boolean startsWith(String prefix) {
return searchPrefix(prefix) != null;
}
private Trie searchPrefix(String prefix) {
Trie node = this;
for (int i = 0; i < prefix.length(); i++) {
char ch = prefix.charAt(i);
int index = ch - 'a';
if (node.children[index] == null) {
return null;
}
node = node.children[index];
}
return node;
}
}
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复杂度分析