C++怎么实现一个Trie树(字典树)_C++数据结构与前缀匹配算法

Trie树通过树形结构高效实现字符串前缀匹配与查找。1. 每个节点包含26个子节点指针和一个结尾标记;2. 插入时逐字符创建路径,末尾标记isEnd;3. 查找需完整匹配且isEnd为true;4. 前缀判断只需路径存在;5. 封装为类便于操作,适用于自动补全等场景。

c++怎么实现一个trie树(字典树)_c++数据结构与前缀匹配算法

实现一个 Trie 树(字典树)在 C++ 中非常实用,尤其适用于字符串前缀匹配、自动补全、拼写检查等场景。Trie 树通过将字符串逐字符存储在树结构中,能高效地插入、查找和匹配具有相同前缀的单词。

基本结构设计

每个 Trie 节点包含若干子节点指针和一个标记,表示该节点是否为某个字符串的结尾。

class TrieNode {public:    bool isEnd;    TrieNode* children[26]; // 假设只处理小写字母 a-z
TrieNode() {    isEnd = false;    for (int i = 0; i < 26; ++i) {        children[i] = nullptr;    }}

};

这里使用大小为 26 的指针数组来映射 'a' 到 'z'。也可以用 unordered_map 来支持更多字符类型,更灵活但稍慢。

插入字符串

从根节点开始,对字符串中每个字符,计算其在数组中的索引(如 c - 'a'),若对应子节点不存在则创建新节点。遍历完所有字符后,将最后一个节点的 isEnd 设为 true。

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void insert(TrieNode* root, const string& word) {    TrieNode* node = root;    for (char c : word) {        int idx = c - 'a';        if (!node->children[idx]) {            node->children[idx] = new TrieNode();        }        node = node->children[idx];    }    node->isEnd = true;}

查找完整字符串

与插入类似,逐字符向下走。如果中途遇到空指针,说明字符串不存在;若能走完且最后一个节点的 isEnd 为 true,则存在该字符串。

bool search(TrieNode* root, const string& word) {    TrieNode* node = root;    for (char c : word) {        int idx = c - 'a';        if (!node->children[idx]) {            return false;        }        node = node->children[idx];    }    return node->isEnd;}

判断是否存在某前缀

只需要检查能否顺着前缀的每个字符走到最后,不要求 isEnd 为 true。

bool startsWith(TrieNode* root, const string& prefix) {    TrieNode* node = root;    for (char c : prefix) {        int idx = c - 'a';        if (!node->children[idx]) {            return false;        }        node = node->children[idx];    }    return true;}

把上面功能封装成一个类会更清晰:

class Trie {private:    TrieNode* root;

public:Trie() {root = new TrieNode();}

void insert(const string& word) {    TrieNode* node = root;    for (char c : word) {        int idx = c - 'a';        if (!node->children[idx]) {            node->children[idx] = new TrieNode();        }        node = node->children[idx];    }    node->isEnd = true;}bool search(const string& word) {    TrieNode* node = root;    for (char c : word) {        int idx = c - 'a';        if (!node->children[idx]) {            return false;        }        node = node->children[idx];    }    return node->isEnd;}bool startsWith(const string& prefix) {    TrieNode* node = root;    for (char c : prefix) {        int idx = c - 'a';        if (!node->children[idx]) {            return false;        }        node = node->children[idx];    }    return true;}

};

使用示例:

Trie trie;trie.insert("apple");cout << trie.search("apple") << endl;     // 输出 1cout << trie.search("app") << endl;       // 输出 0cout << trie.startsWith("app") << endl;   // 输出 1

基本上就这些。注意实际项目中需考虑内存释放问题,可在析构函数中递归删除所有节点。Trie 在处理大量字符串前缀时效率远高于哈希表,虽然空间开销略大,但在搜索性能上有明显优势。

以上就是C++怎么实现一个Trie树(字典树)_C++数据结构与前缀匹配算法的详细内容,更多请关注创想鸟其它相关文章!

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