c# C のツリー データ構造#




vb 木 構造 (16)

私はC#でツリーやグラフのデータ構造を探していましたが、提供されていないと思います。 C#2.0を使用したデータ構造の広範囲にわたる検討で 、なぜその理由が説明されます。 この機能を提供するために一般的に使用される便利なライブラリはありますか? おそらく、この記事で提示された問題を解決するための戦略パターンを通して。

私自身のArrayListを実装するのと同じように、自分のツリーを少しばかげて実装する気がします。

私はアンバランスな一般的なツリーがほしいだけです。 ディレクトリツリーを考えてみましょう。 C5は見た目がいいようですが、ツリーの構造はノードの階層を表現するよりも検索に適したバランスの取れた赤黒のツリーとして実装されているようです。


私はソリューションを少し拡張しています。

再帰的な汎用宣言と導出サブクラスを使用すると、実際のターゲットにもっと集中することができます。

注目すべきは、非汎用実装とは異なり、NodeWorkerに 'node'をキャストする必要はありません。

ここに私の例があります:

public class GenericTree<T> where T : GenericTree<T> // recursive constraint  
{
  // no specific data declaration  

  protected List<T> children;

  public GenericTree()
  {
    this.children = new List<T>();
  }

  public virtual void AddChild(T newChild)
  {
    this.children.Add(newChild);
  }

  public void Traverse(Action<int, T> visitor)
  {
    this.traverse(0, visitor);
  }

  protected virtual void traverse(int depth, Action<int, T> visitor)
  {
    visitor(depth, (T)this);
    foreach (T child in this.children)
      child.traverse(depth + 1, visitor);
  }
}

public class GenericTreeNext : GenericTree<GenericTreeNext> // concrete derivation
{
  public string Name {get; set;} // user-data example

  public GenericTreeNext(string name)
  {
    this.Name = name;
  }
}

static void Main(string[] args)  
{  
  GenericTreeNext tree = new GenericTreeNext("Main-Harry");  
  tree.AddChild(new GenericTreeNext("Main-Sub-Willy"));  
  GenericTreeNext inter = new GenericTreeNext("Main-Inter-Willy");  
  inter.AddChild(new GenericTreeNext("Inter-Sub-Tom"));  
  inter.AddChild(new GenericTreeNext("Inter-Sub-Magda"));  
  tree.AddChild(inter);  
  tree.AddChild(new GenericTreeNext("Main-Sub-Chantal"));  
  tree.Traverse(NodeWorker);  
}  

static void NodeWorker(int depth, GenericTreeNext node)  
{                                // a little one-line string-concatenation (n-times)
  Console.WriteLine("{0}{1}: {2}", String.Join("   ", new string[depth + 1]), depth, node.Name);  
}  

私の最善のアドバイスは、標準的なツリーデータ構造がないということです。なぜなら、それを実装できる方法がたくさんあり、すべての基盤を1つの解決策でカバーすることは不可能であるからです。 より具体的な解決策であれば、任意の問題に適用される可能性は低くなります。 私はLinkedListで迷惑をかけることもあります。

実装する必要がある基本的な構造はノードの集合であり、ここでは始めるためのいくつかのオプションがあります。 Nodeクラスがソリューション全体の基本クラスであるとしましょう。

ツリーの下を移動する必要がある場合、Nodeクラスには子のListが必要です。

ツリーを上に移動する必要がある場合、Nodeクラスには親ノードへのリンクが必要です。

これらの2つのポイントと実装する必要のあるその他のビジネスロジック(子制限、子要素のソートなど)の細目をすべて処理するAddChildメソッドを構築します。


他の人に役立つNodeクラスを作成します。 クラスには次のようなプロパティがあります:

  • 子供
  • 祖先
  • 子孫
  • 兄弟
  • ノードのレベル
  • ルート
  • 等。

また、IdとParentIdを持つアイテムのフラットなリストをツリーに変換する可能性もあります。 ノードは子ノードと親ノードの両方への参照を保持しているため、ノードの反復処理が非常に高速になります。


ほとんどのツリーは、処理しているデータによって形成されます。

誰かのparents詳細を含むpersonクラスがあるとします。あなたの "domain class"の一部としてツリー構造を使用するか、personオブジェクトへのリンクを含む別のツリークラスを使用しますか? このコードがpersonクラスに含まれる場合、Personのすべてのgrandchildrenを取得するような単純な操作について考えるか、Personクラスのユーザーは別のTreeクラスについて知っている必要がありますか?

もう一つの例は、コンパイラの解析木です...

これらの例の両方が示していることは、ツリーの概念がデータのドメインの一部であり、別の汎用ツリーを使用して作成されるオブジェクトの数が少なくとも2倍になり、APIを再プログラムするのが困難になることです。

私たちが望むのは、標準のツリー操作を、すべてのツリーに対して再実装せずに、同時に標準のツリークラスを使用する必要なく、再利用する方法です。 BoostはC ++のこの種の問題を解決しようとしましたが、.NETにはまだ影響が見られません。


http://quickgraph.codeplex.com/参照してください。

QuickGraphは、.Net 2.0以上の汎用の有向/無向グラフのデータ構造とアルゴリズムを提供します。 QuickGraphには、奥行き最初の探索、息の最初の探索、A *検索、最短経路、最短経路、最大流量、最小スパニングツリー、最小共通祖先などのアルゴリズムが付属しています... QuickGraphはMSAGL、GLEE、Graphvizをサポートしますグラフのレンダリング、GraphMLへのシリアライズなど


私はそれを認めたくないのですが、リンクされたリストを使って自分のツリークラスを作成しました。 無関係の注記では、私は 'アクスル'と呼んでいる物に取り付けられたときに商品の輸送を容易にするこの丸いものを発見しました。


私の意見では、 Aaron Gageのものと非常に似ていますが、もう少し従来のものです。 私の目的のために、私はList<T>パフォーマンス上の問題に遭遇していません。 必要に応じてLinkedListに切り替えるのは簡単です。

namespace Overby.Collections
{
    public class TreeNode<T>
    {
        private readonly T _value;
        private readonly List<TreeNode<T>> _children = new List<TreeNode<T>>();

        public TreeNode(T value)
        {
            _value = value;
        }

        public TreeNode<T> this[int i]
        {
            get { return _children[i]; }
        }

        public TreeNode<T> Parent { get; private set; }

        public T Value { get { return _value; } }

        public ReadOnlyCollection<TreeNode<T>> Children
        {
            get { return _children.AsReadOnly(); }
        }

        public TreeNode<T> AddChild(T value)
        {
            var node = new TreeNode<T>(value) {Parent = this};
            _children.Add(node);
            return node;
        }

        public TreeNode<T>[] AddChildren(params T[] values)
        {
            return values.Select(AddChild).ToArray();
        }

        public bool RemoveChild(TreeNode<T> node)
        {
            return _children.Remove(node);
        }

        public void Traverse(Action<T> action)
        {
            action(Value);
            foreach (var child in _children)
                child.Traverse(action);
        }

        public IEnumerable<T> Flatten()
        {
            return new[] {Value}.Concat(_children.SelectMany(x => x.Flatten()));
        }
    }
}


自分で作成したいのであれば、C#2.0データ構造の効果的な使い方と、C#でのデータ構造の実装の分析方法について詳しく説明するこの6部構成のドキュメントから始めることができます。 各記事にはサンプルとインストーラがあり、それに沿ってサンプルを見ることができます。

Scott Mitchell著「C#2.0を使用した広範なデータ構造の検討」


さらに別のツリー構造:

public class TreeNode<T> : IEnumerable<TreeNode<T>>
{

    public T Data { get; set; }
    public TreeNode<T> Parent { get; set; }
    public ICollection<TreeNode<T>> Children { get; set; }

    public TreeNode(T data)
    {
        this.Data = data;
        this.Children = new LinkedList<TreeNode<T>>();
    }

    public TreeNode<T> AddChild(T child)
    {
        TreeNode<T> childNode = new TreeNode<T>(child) { Parent = this };
        this.Children.Add(childNode);
        return childNode;
    }

    ... // for iterator details see below link
}

サンプル使用法:

TreeNode<string> root = new TreeNode<string>("root");
{
    TreeNode<string> node0 = root.AddChild("node0");
    TreeNode<string> node1 = root.AddChild("node1");
    TreeNode<string> node2 = root.AddChild("node2");
    {
        TreeNode<string> node20 = node2.AddChild(null);
        TreeNode<string> node21 = node2.AddChild("node21");
        {
            TreeNode<string> node210 = node21.AddChild("node210");
            TreeNode<string> node211 = node21.AddChild("node211");
        }
    }
    TreeNode<string> node3 = root.AddChild("node3");
    {
        TreeNode<string> node30 = node3.AddChild("node30");
    }
}

ボーナス
本格的な木を見る:

  • イテレータ
  • 検索
  • Java / C#

https://github.com/gt4dev/yet-another-tree-structure


ここに木があります

public class Tree<T> : List<Tree<T>>
{
    public  T Data { get; private set; }

    public Tree(T data)
    {
        this.Data = data;
    }

    public Tree<T> Add(T data)
    {
        var node = new Tree<T>(data);
        this.Add(node);
        return node;
    }
}

イニシャライザを使用することもできます:

    var tree = new Tree<string>("root")
    {
        new Tree<string>("sample")
        {
            "console1"
        }
    };

上記のNTreeクラスを使用して完全なソリューションとサンプルを追加し、「AddChild」メソッドも追加しました。

    public class NTree<T>
    {
        public T data;
        public LinkedList<NTree<T>> children;

        public NTree(T data)
        {
            this.data = data;
            children = new LinkedList<NTree<T>>();
        }

        public void AddChild(T data)
        {
            var node = new NTree<T>(data) { Parent = this };
            children.AddFirst(node);
        }

        public NTree<T> Parent { get; private set; }

        public NTree<T> GetChild(int i)
        {
            foreach (NTree<T> n in children)
                if (--i == 0)
                    return n;
            return null;
        }

        public void Traverse(NTree<T> node, TreeVisitor<T> visitor, string t, ref NTree<T> r)
        {
            visitor(node.data, node, t, ref r);
            foreach (NTree<T> kid in node.children)
                Traverse(kid, visitor, t, ref r);
        }
    }
    public static void DelegateMethod(KeyValuePair<string, string> data, NTree<KeyValuePair<string, string>> node, string t, ref NTree<KeyValuePair<string, string>> r)
    {
        string a = string.Empty;
        if (node.data.Key == t)
        {
            r = node;
            return;
        }
    }

を使用して

 NTree<KeyValuePair<string, string>> ret = null;
 tree.Traverse(tree, DelegateMethod, node["categoryId"].InnerText, ref ret);

この簡単なサンプルを試してみてください。

public class TreeNode<TValue>
{
    #region Properties
    public TValue Value { get; set; }
    public List<TreeNode<TValue>> Children { get; private set; }
    public bool HasChild { get { return Children.Any(); } }
    #endregion
    #region Constructor
    public TreeNode()
    {
        this.Children = new List<TreeNode<TValue>>();
    }
    public TreeNode(TValue value)
        : this()
    {
        this.Value = value;
    }
    #endregion
    #region Methods
    public void AddChild(TreeNode<TValue> treeNode)
    {
        Children.Add(treeNode);
    }
    public void AddChild(TValue value)
    {
        var treeNode = new TreeNode<TValue>(value);
        AddChild(treeNode);
    }
    #endregion
}

ここに私自身があります:

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        var tree = new Tree<string>()
            .Begin("Fastfood")
                .Begin("Pizza")
                    .Add("Margherita")
                    .Add("Marinara")
                .End()
                .Begin("Burger")
                    .Add("Cheese burger")
                    .Add("Chili burger")
                    .Add("Rice burger")
                .End()
            .End();

        tree.Nodes.ForEach(p => PrintNode(p, 0));
        Console.ReadKey();
    }

    static void PrintNode<T>(TreeNode<T> node, int level)
    {
        Console.WriteLine("{0}{1}", new string(' ', level * 3), node.Value);
        level++;
        node.Children.ForEach(p => PrintNode(p, level));
    }
}

public class Tree<T>
{
    private Stack<TreeNode<T>> m_Stack = new Stack<TreeNode<T>>();

    public List<TreeNode<T>> Nodes { get; } = new List<TreeNode<T>>();

    public Tree<T> Begin(T val)
    {
        if (m_Stack.Count == 0)
        {
            var node = new TreeNode<T>(val, null);
            Nodes.Add(node);
            m_Stack.Push(node);
        }
        else
        {
            var node = m_Stack.Peek().Add(val);
            m_Stack.Push(node);
        }

        return this;
    }

    public Tree<T> Add(T val)
    {
        m_Stack.Peek().Add(val);
        return this;
    }

    public Tree<T> End()
    {
        m_Stack.Pop();
        return this;
    }
}

public class TreeNode<T>
{
    public T Value { get; }
    public TreeNode<T> Parent { get; }
    public List<TreeNode<T>> Children { get; }

    public TreeNode(T val, TreeNode<T> parent)
    {
        Value = val;
        Parent = parent;
        Children = new List<TreeNode<T>>();
    }

    public TreeNode<T> Add(T val)
    {
        var node = new TreeNode<T>(val, this);
        Children.Add(node);
        return node;
    }
}

出力:

Fastfood
   Pizza
      Margherita
      Marinara
   Burger
      Cheese burger
      Chili burger
      Rice burger

delegate void TreeVisitor<T>(T nodeData);

class NTree<T>
{
    private T data;
    private LinkedList<NTree<T>> children;

    public NTree(T data)
    {
         this.data = data;
        children = new LinkedList<NTree<T>>();
    }

    public void AddChild(T data)
    {
        children.AddFirst(new NTree<T>(data));
    }

    public NTree<T> GetChild(int i)
    {
        foreach (NTree<T> n in children)
            if (--i == 0)
                return n;
        return null;
    }

    public void Traverse(NTree<T> node, TreeVisitor<T> visitor)
    {
        visitor(node.data);
        foreach (NTree<T> kid in node.children)
            Traverse(kid, visitor);
    }
}

単純な再帰的な実装... <40行のコード...クラスの外にあるツリーのルートへの参照を保持するか、別のクラスにラップするか、TreeNodeに名前を変更するだけです。


@Berezhが共有しているコードを完成させました。

  public class TreeNode<T> : IEnumerable<TreeNode<T>>
    {

        public T Data { get; set; }
        public TreeNode<T> Parent { get; set; }
        public ICollection<TreeNode<T>> Children { get; set; }

        public TreeNode(T data)
        {
            this.Data = data;
            this.Children = new LinkedList<TreeNode<T>>();
        }

        public TreeNode<T> AddChild(T child)
        {
            TreeNode<T> childNode = new TreeNode<T>(child) { Parent = this };
            this.Children.Add(childNode);
            return childNode;
        }

        public IEnumerator<TreeNode<T>> GetEnumerator()
        {
            throw new NotImplementedException();
        }

        IEnumerator IEnumerable.GetEnumerator()
        {
            return (IEnumerator)GetEnumerator();
        }
    }
    public class TreeNodeEnum<T> : IEnumerator<TreeNode<T>>
    {

        int position = -1;
        public List<TreeNode<T>> Nodes { get; set; }

        public TreeNode<T> Current
        {
            get
            {
                try
                {
                    return Nodes[position];
                }
                catch (IndexOutOfRangeException)
                {
                    throw new InvalidOperationException();
                }
            }
        }


        object IEnumerator.Current
        {
            get
            {
                return Current;
            }
        }


        public TreeNodeEnum(List<TreeNode<T>> nodes)
        {
            Nodes = nodes;
        }

        public void Dispose()
        {
        }

        public bool MoveNext()
        {
            position++;
            return (position < Nodes.Count);
        }

        public void Reset()
        {
            position = -1;
        }
    }




data-structures