字典树介绍

字典树，又称单词查找树。

其根节点不包含字符，除根节点外每一个节点都只包含一个字符；从根节点到某一节点，路径上经过的字符连接起来，为该节点对应的字符串；每个节点的所有子节点包含的字符都不相同。

如下图所示是apple、was、war、ward构成的字典树。

字典树二维数组实现

字典树的常用基本操作为：插入、查找，删除操作比较少见。

实现思路

用二维数组 trie[i][j]=k 存储父节点编号为 i、第j个子节点的节点的编号。但是如果单纯以 j 作为子节点的个数则需要一个数组来存储节点代表的字符，而且查找时也并不方便，因此这里在存储时 j=字符-‘a’+1 ，这样 j 的值最大时为26。查找字符c时只需查找 trie[i][j][父节点编号][字符c-‘a’+1]即可。
用数组flag[k]标识编号为k的节点是否到达单词的结束。如下图apple，‘e’节点就需要被标识。

例如，以apple、was、war、ward构造字典树：

按照输入顺序构造的逻辑字典树结构如左下图，而在二维数组的存储如右图所示（图中表格对应a到z，部分字母省略）。

//输入apple的构造流程：
1、trie[0]['a']=1; //'a'代表'a'字符所在位置即'a'-'a'+ 1
2、trie[1]['p']=2;
3、trie[2]['p']=3;
4、trie[3]['l']=4;
5、trie[4]['e']=5;flag[5]=true; //此编号为5的节点为结尾

查找单词最小前缀：

按上述方法构造好字典树后（假设构造的是前缀字典树，且树上单词均为完整前缀)，需要查找单词最小前缀（以ward为例）：

1、trie[0][‘w’] 存在，值为 6  //'w'代表'w'字符所在位置即'w'-'w'+ 1
2、trie[6][‘a’] 存在，值为 7
3、trie[7][‘r’ ]存在，值为 9，且flag[9]=true 即war为一个完整的单词前缀

代码实现


import java.util.Arrays;
import java.util.List;
import java.util.stream.Collectors;/*** @ClassName TrieArray* @Description TODO* @Author SSRS* @Date 2022-07-07 23:26* @Version 1.0*/
public class TrieArray {private int trie[][];private boolean flag[];//对应编号是否是单词或前缀的结束private int total;//当前总节点数public TrieArray() {trie = new int[100000][28];flag = new boolean[2800000];total = 0;}/*** @MethodName insert* @Description TODO* @Author SSRS* @Date 2022-07-07 23:36* @Param [word]* @ReturnType void*/public void insert(String word) {int parent = 0;boolean flag1 = false;for (char c : word.toCharArray()) {if (trie[parent][c - 'a' + 1]==0){trie[parent][c - 'a' + 1] = total + 1;total++;flag1=false;}else {flag1=true;}parent = trie[parent][c - 'a' + 1];}if (flag1){flag[parent] =true;}else {flag[total] = true;}}/***@MethodName search*@Description TODO 查找单词word的最小前缀，如果没有找到返回其本身*@Author SSRS*@Date 2022-07-07 23:43*@Param [word]*@ReturnType java.lang.String*/public String search(String word) {int parent = 0;StringBuilder result = new StringBuilder();for (char c : word.toCharArray()) {result.append(c);if (trie[parent][c - 'a' + 1] == 0) {break;}if (flag[trie[parent][c - 'a' + 1]]) {return result.toString();}parent = trie[parent][c - 'a' + 1];}return word;}/***@MethodName replaceWords*@Description TODO 648. 单词替换 https://leetcode.cn/problems/replace-words*@Author SSRS*@Date 2022-07-08 12:40*@Param [dictionary, sentence]*@ReturnType java.lang.String*/public String replaceWords(List<String> dictionary, String sentence) {for (String root : dictionary) {insert(root);}String result = "";String[] words = sentence.split(" ");for (String word : words) {result+=search(word)+" ";}return result.trim();}public static void main(String[] args) {String[] dictionaryArr = new String[]{"ca","cat","bat","rat"};List<String> dictionary=Arrays.stream(dictionaryArr).collect(Collectors.toList());String sentence = "the cattle was rattled by the battery";System.out.println(new TrieArray().replaceWords(dictionary,sentence));}}

字典树节点链表实现

实现思路

class Node{private Node[] next; //子节点private int flag; //是否单词结束public Node(int flag){next=new Node[26];this.flag=flag;}
}

构造Node节点树形结构，一个父节点对应多个子节点；为方便查找，【子节点对应字符-‘a’】作为子节点位于父节点next[]的数组下标；查找字符c时只需查找【父节点.next[c-'a']】即可。
用节点内flag标识该节点是否是单词的结束位置（如有多个相同前缀，flag则代表该相同前缀数目）。

代码实现

import java.util.Arrays;
import java.util.List;
import java.util.Objects;
import java.util.stream.Collectors;/***@ClassName Trie*@Description TODO*@Author SSRS*@Date 2022-07-08 12:06*@Version 1.0*/
public class Trie {class Node{private Node[] next; //子节点private int flag; //是否单词结束public Node(int flag){next=new Node[26];this.flag=flag;}}private int total; //节点数public Node root; //根节点public Trie(){total=0;root=new Node(0);}/***@MethodName insert*@Description TODO 插入*@Author SSRS*@Date 2022-07-08 12:39*@Param [word]*@ReturnType void*/public void insert(String word) {Node parent = root;boolean flag1 = false;for (int i=0;i<word.length();i++) {char c=word.charAt(i);if (Objects.isNull(parent.next[c - 'a'])){if (i==word.length()-1){parent.next[c - 'a'] = new Node(1);}else {parent.next[c - 'a'] = new Node(0);}total++;}else {if (i==word.length()-1){parent.next[c - 'a'].flag++;}}parent = parent.next[c - 'a'];}}/***@MethodName search*@Description TODO 查找单词word的最小前缀，如果没有找到返回其本身*@Author SSRS*@Date 2022-07-08 12:39*@Param [word]*@ReturnType java.lang.String*/public String search(String word) {Node parent = root;StringBuilder result = new StringBuilder();for (char c : word.toCharArray()) {result.append(c);if (Objects.isNull(parent.next[c - 'a'])){break;}if (parent.next[c - 'a'].flag>0) {return result.toString();}parent = parent.next[c - 'a'];}return word;}/***@MethodName replaceWords*@Description TODO 648. 单词替换 https://leetcode.cn/problems/replace-words*@Author SSRS*@Date 2022-07-08 12:40*@Param [dictionary, sentence]*@ReturnType java.lang.String*/public String replaceWords(List<String> dictionary, String sentence) {for (String root1 : dictionary) {insert(root1);}String result = "";String[] words = sentence.split(" ");for (String word : words) {result+=search(word)+" ";}return result.trim();}public static void main(String[] args) {String[] dictionaryArr = new String[]{"catt","cat","bat","rat"};List<String> dictionary= Arrays.stream(dictionaryArr).collect(Collectors.toList());String sentence = "the cattle was rattled by the battery";System.out.println(new Trie().replaceWords(dictionary,sentence));}
}

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