C# でツリーまたは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。その理由について、C# 2.0 を使用したデータ構造の広範な調査。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、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じて.
独自の ArrayList を実装するのと同じように、独自のツリーを実装するのは少しばかげていると感じます。
不均衡な一般的なツリーが必要です。ディレクトリツリーを考えてみてください。 C5は気の利いたように見えますが、それらのツリー構造は、ノードの階層を表すよりも検索に適したバランスの取れた赤黒ツリーとして実装されているようです。
私の最善のアドバイスは、標準的なツリー データ構造は存在しないということです。実装方法が非常に多く、1 つのソリューションですべてのベースをカバーすることは不可能だからです。ソリューションが具体的であるほど、特定の問題に適用できる可能性は低くなります。LinkedList に悩まされることさえあります。循環リンク リストが必要な場合はどうすればよいでしょうか。
実装する必要がある基本的な構造は、ノードのコレクションです。開始するためのいくつかのオプションを次に示します。クラス Node がソリューション全体の基本クラスであると仮定しましょう。
ツリーを下に移動するだけでよい場合は、Node クラスに子のリストが必要です。
ツリーを上に移動する必要がある場合、Node クラスにはその親ノードへのリンクが必要です。
これら 2 つのポイントのすべての詳細と、実装する必要があるその他のビジネス ロジック (子の制限、子の並べ替えなど) を処理する AddChild メソッドを作成します。
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);
}
}
単純な再帰的実装... 40 行未満のコード... クラス外のツリーのルートへの参照を保持するか、別のクラスでラップするだけで済みます。おそらく TreeNode に名前を変更しますか??
私の意見では、これはアーロン・ゲージのに非常に似ていますが、もう少し従来型です。私の目的では、 でパフォーマンスの問題に遭遇したことはありませんList<T>。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()));
}
}
}
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
}
使用例:
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
本格的なツリーを参照:
一般的に優れたC5 Generic Collection Libraryには、セット、バッグ、辞書など、いくつかの異なるツリーベースのデータ構造があります。実装の詳細を調べたい場合は、ソース コードを利用できます。(特にツリー構造を使用したことはありませんが、実稼働コードで C5 コレクションを使用して良好な結果が得られました。)
https://github.com/YaccConstructor/QuickGraph (以前はhttp://quickgraph.codeplex.com/ )を参照してください。
QuickGraph は、.NET 2.0 以降向けの一般的な有向/無向グラフ データ構造とアルゴリズムを提供します。QuickGraph には、深さ優先検索、幅優先検索、A* 検索、最短パス、k-最短パス、最大フロー、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、およびグラフをレンダリングするためのGraphviz 、 GraphMLへのシリアル化など。
これが私のものです：
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
私はソリューションに少し拡張を持っています。
再帰的なジェネリック宣言と派生サブクラスを使用すると、実際のターゲットにより集中できます。
非ジェネリック実装とは異なり、「node」を「NodeWorker」にキャストする必要がないことに注意してください。
これが私の例です：
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);
}
Try this simple sample.
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
}
他の人に役立つNode<T> クラスを作成しました。クラスには次のようなプロパティがあります。
Id と ParentId を持つアイテムのフラット リストをツリーに変換することもできます。ノードは子と親の両方への参照を保持するため、ノードの反復処理が非常に高速になります。
Berezh が共有した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;
}
}
ほとんどのツリーは、処理中のデータによって形成されます。
person誰かの の詳細を含むクラスがある とparentsします。ツリー構造を「ドメイン クラス」の一部として使用しますか?それとも、個人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?grandchildrenのすべてを取得するような単純な操作について考えてみてpersonください。このコードをpersonクラスに含める必要がありますか?それとも、クラスのユーザーがperson別のツリー クラスについて知っておく必要があるでしょうか?
もう 1 つの例は、コンパイラの解析ツリーです…</p>
これらの例はどちらも、ツリーの概念がデータのドメインの一部であることを示しています。別の汎用ツリーを使用すると、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 の再プログラミングが難しくなります。
すべてのツリーに対して標準ツリー操作を再実装する必要がなく、同時に標準ツリー クラスを使用する必要もなく、標準ツリー操作を再利用する方法が必要です。Boostは C++ でこの種の問題を解決しようとしましたが、.NET が適応する効果はまだ見られません。
BSTの私の実装は次のとおりです。
class BST
{
public class Node
{
public Node Left { get; set; }
public object Data { get; set; }
public Node Right { get; set; }
public Node()
{
Data = null;
}
public Node(int Data)
{
this.Data = (object)Data;
}
public void Insert(int Data)
{
if (this.Data == null)
{
this.Data = (object)Data;
return;
}
if (Data > (int)this.Data)
{
if (this.Right == null)
{
this.Right = new Node(Data);
}
else
{
this.Right.Insert(Data);
}
}
if (Data <= (int)this.Data)
{
if (this.Left == null)
{
this.Left = new Node(Data);
}
else
{
this.Left.Insert(Data);
}
}
}
public void TraverseInOrder()
{
if(this.Left != null)
this.Left.TraverseInOrder();
Console.Write("{0} ", this.Data);
if (this.Right != null)
this.Right.TraverseInOrder();
}
}
public Node Root { get; set; }
public BST()
{
Root = new Node();
}
}
メモリ使用量の少ないルート ツリー データ構造の実装が必要な場合は、Node クラスを次のように記述できます (C++ 実装)。
class Node {
Node* parent;
int item; // depending on your needs
Node* firstChild; //pointer to left most child of node
Node* nextSibling; //pointer to the sibling to the right
}