Древовидная структура данных в C#

Я ненавижу признавать это, но я закончил тем, что написал свой собственный класс дерева, используя связанный список. На несвязанной ноте я только что обнаружил эту круглую вещь, которая, будучи прикрепленной к вещи, которую я называю "осью", позволяет легче транспортировать товары.

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);
    }
}

простая рекурсивная реализация...

вот мой, который очень похож на Аарона Гейджа, просто немного более обычный, на мой взгляд. Для моих целей, я не столкнулся с какими-либо проблемами производительности с List<T>. Было бы достаточно легко переключиться на LinkedList, если это необходимо.

---

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()));
        }
    }
}

еще одна древовидная структура:

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
}

пример использования:

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");
    }
}

бонус
Смотрите полноценное дерево с:

• итератор
• поиск
• Java / C#

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

вообще отлично C5 Generic Collection Library имеет несколько различных древовидных структур данных, включая наборы, пакеты и словари. Исходный код доступен, если вы хотите изучить их детали реализации. (Я использовал коллекции C5 в производственном коде с хорошими результатами, хотя я не использовал ни одну из древовидных структур специально.)

см.http://quickgraph.codeplex.com/

QuickGraph предоставляет общие направленные / неориентированные структуры данных графа и алгоритмы для .Net 2.0 и выше. QuickGraph поставляется с такими алгоритмами, как глубина первого seach, дыхание первый поиск, a* поиск, кратчайший путь, k-кратчайший путь, максимальный поток, минимальное связующее дерево, наименее общие предки и т. д... QuickGraph поддерживает MSAGL, GLEE и Graphviz для визуализации графиков, сериализации в GraphML и т. д...

Если вы хотите написать свой собственный, Вы можете начать с этого документа из шести частей, подробно описывающего эффективное использование структур данных C# 2.0 и как анализировать вашу реализацию структур данных в C#. В каждой статье есть примеры и установщик с примерами, которые вы можете следовать вместе.

"обширное исследование структур данных с использованием C# 2.0" Скотт Митчелл

У меня есть небольшое расширение для решений.

используя рекурсивное общее объявление и производный подкласс, вы можете лучше сосредоточиться на своей фактической цели.

обратите внимание, что это отличается от не универсальной реализации, вам не нужно бросать "узел" в "NodeWorker".

вот мой пример:

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);  
}  

попробуйте этот простой пример.

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
}

создать узел класс что может быть полезно для других людей. Класс имеет такие свойства, как:

• дети
• предков
• потомки
• братья и сестры

поскольку это не упоминается, я хотел бы, чтобы вы обратили внимание на Теперь выпущенную .net code-base: в частности, код для SortedSet что реализует красно-черное дерево:

https://github.com/Microsoft/referencesource/blob/master/System/compmod/system/collections/generic/sortedset.cs

это, однако, сбалансированная древовидная структура. Поэтому мой ответ-это скорее Ссылка на то, что я считаю единственной родной древовидной структурой в библиотеке .net core.

Я выполнил код, которым поделился @Berezh.

  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;
        }
    }

вот дерево

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;
    }
}

вы даже можете использовать инициализаторы:

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

большинство деревьев формируются данными, которые вы обрабатываете.

скажем, у вас есть person класс, включает в себя сведения о Кто-то parents, вы бы предпочли иметь древовидную структуру, как часть вашего "класс домена", или использовать отдельный класс дерева, содержащий ссылки на ваш человек возражает? Думать о простой операции, как получить все элемент grandchildren на person, должен ли этот код быть в person класс, или должен пользователь person класс должен знать о отдельный класс дерева?

другой пример-дерево синтаксического анализа в компиляторе...

оба этих примера показывают, что понятие дерева является частью домен данных и использование отдельного дерева общего назначения по крайней мере удваивает количество создаваемых объектов, а также делает API более сложным для повторного программирования.

то, что мы хотим, это способ повторного использования стандартных операций дерева, без необходимости повторно реализовать их для всех деревьев, и в то же время, не использовать стандартный класс дерева. Boost попытался решить эту проблему для C++, но мне еще предстоит увидеть какой-либо эффект для .NET, который будет адаптирован.

я добавил полное решение и пример, используя класс NTree выше, также добавил метод "AddChild"...

    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;
        }
    }

используя

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

вот мой:

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;
    }
}

выход:

Fastfood
   Pizza
      Margherita
      Marinara
   Burger
      Cheese burger
      Chili burger
      Rice burger

Если вы собираетесь отобразить это дерево на GUI, вы можете использовать TreeView и TreeNode. (Я полагаю, технически вы можете создать TreeNode, не помещая его в графический интерфейс, но у него есть больше накладных расходов, чем простая реализация доморощенного TreeNode.)

вот моя реализация BST

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();
    }
}

Если вам нужна реализация структуры данных корневого дерева, которая использует меньше памяти, вы можете написать свой класс узла следующим образом (реализация C++):

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
}