【数据结构】英汉翻译小词典

一、实验题目及要求

题目：英汉翻译小词典

需求：

1、根据所提供的词典http://github.com/1eez/103976建立英文词典；

2、任意输入单词，判断该单词是否在词典中，输出查找结果，同时输入单词匹配过程中对比的中间关键字；

3、模仿Google的搜索界面，根据用户输入实时显示备选词。

二、概要设计

本次实验所用的数据结构为二叉搜索树BST，BST树具有以下特点：左子树上所有结点的值均小于或等于它的根结点的值；右子树上所有结点的值均大于或等于它的根结点的值；左、右子树也分别为二叉排序树。如果使用BST树将数据组织起来，树的每个结点都包含了健值 key、数据值 data、左子女指针、右子女指针。其中键值 key 是最核心的部分，它的值决定了树的组织形状；左子节点指针指向左子节点；右子节点指针指向右子节点；数据值 data 是该结点对应的数据，可以根据键值key找到数据data，因此适用于词典中单词的存储。

设计了两种建树的方法，分别为常规方法和折半方法；对BST树的操作有插入结点和搜索结点。使用Qt进行窗口交互设计，在widget.h中，widget实现的功能有读取csv文件、顺序方法搜索查找和BST搜索查找；用两个QStringList来分别存储英语单词和释义，方便QCompleter的使用，接收顺序输入序列时，采用折半思想，先问左侧数据，再访问右侧数据，以此递归。

由于英文词典中存在汉字字符，所以必须解决中文乱码问题。在使用 QTextStream 读写有中文内容的文本文件时，为了能正确识别 Unicode 码，需要调用 setAutoDetectUnicode(true)，设置 QTextStream 可以自动识别 Unicode 码，如果不做此设置，读取文件的中文将是乱码，无法正常显示。为解决 Unicode 的识别问题，可以在应用程序中做全局的设置，使得应用程序支持 Unicode，方法是在 main() 函数中使用 QTextCodec 类进行编码设置。在本次实验中，在main()函数中添加语句

QTextCodec *codec=QTextCodec::codecForName("UTF-8");

QTextCodec::setCodecForLocale(codec);

这样就设置了应用程序使用的编码解码器，在应用程序内就有了对 Unicode 码的支持。在前面的 openTextByStream() 函数中，即使不用 setAutoDetectUnicode(true) 也可以正常显示汉字了。

三、详细设计

在BST结点类中定义了QString类型的data和BSTNode*类型的left和right，分别为左孩子指针和右孩子指针；在BST树类中定义了BSTNode类型的根节点root指针，并有Insert、Build1、Build2三个函数成员，分别执行插入节点、常规方法建树和折半方法建树操作。

struct BSTNode
{QString data;BSTNode *left,*right;//构造函数BSTNode():left(NULL),right(NULL){}BSTNode(QString str,BSTNode *l=NULL,BSTNode *r=NULL):data(str),left(l),right(r){}//析构函数~BSTNode(){}
};class BST
{
public:BSTNode *root;//构造和析构BST():root(NULL){}BST(BSTNode *r):root(r){}~BST(){}bool Insert(QString str,BSTNode *&rootPtr);//插入结点bool Build1(QVector<QString> v);//常规方法建树bool Build2(QVector<QString> v);//折半方法建树BSTNode* Search(QString str,BSTNode *rootPtr,int &amount);//搜索结点
};

插入结点操作，如果rootPtr指针为空，就用new关键字动态分配内存空间；否则如果str小于rootPtr的data，就递归地调用Insert函数插入左子女，如果str大于rootPtr的data，就递归地调用Insert函数插入右子女。

bool BST::Insert(QString str,BSTNode *&rootPtr)
{if(rootPtr==NULL){rootPtr=new BSTNode(str);if(rootPtr==NULL)qDebug()<<"错误!";return true; }else if(str<rootPtr->data)Insert(str,rootPtr->left);else if(str>rootPtr->data)Insert(str,rootPtr->right);elsereturn false;//结点已存在
}

常规方法建立BST树，如果动态数组v的大小为0，返回false；否则采用for循环调用Insert函数依次插入每个结点。

bool BST::Build1(QVector<QString> v)
{if(v.size()==0)return false;for(int i=0;i<v.size();i++)Insert(v.at(i),root);return true;
}

折半方法建立BST树，设置变量mid值为v的大小的一半，分别在左侧和右侧序列进行插入。

bool BST::Build2(QVector<QString> v)
{if (v.size() == 0)return false;int mid;mid = v.size() / 2;Insert(v[mid], root);QVector<QString> pre = v;for (int i = 0; i < v.size() - mid; i++){QVector<QString>::iterator pEnd = pre.end();pre.erase(--pEnd);//折半左侧序列}Build2(pre);QVector<QString> post = v;for (int i = 0; i < mid + 1; i++){QVector<QString>::iterator pBegin = post.begin();post.erase(pBegin);//折半右侧序列}Build2(post);
}

搜索结点操作，设置BSTNode*类型工作指针temp，初始值赋为rootPtr，在while循环中，用int类型的pos指示位置信息；在for循环中，如果出现temp->data.at(i)==' '就把i的值赋给pos，再定义字符串s，赋值为temp->data.mid(0, pos)，将str与s进行比较，如果str较小，temp就指向左孩子，如果str较大，temp就指向右孩子，如果相等就返回temp，从而完成搜索结点操作。

BSTNode* BST::Search(QString str,BSTNode* rootPtr,int &amount)
{BSTNode* temp = new BSTNode;temp = rootPtr;while (temp != NULL){int pos=0;for(int i=0;i<temp->data.size();i++){if(temp->data.at(i)==' '){pos=i;break;}}QString s = temp->data.mid(0, pos);qDebug()<<s;amount++;if (str < s)temp = temp->left;else if (str > s)temp = temp->right;elsereturn temp;}return NULL;
}

ui界面已设置显示文本框read_only，按钮及文本框字体已设置；用两个QStringList来分别存储英语单词和释义，方便QCompleter的使用；在接收顺序输入序列时，先输入最中间数据，再访问左侧数据，再访问右侧数据，并以此递归。在widget.cpp中，先读取csv文件，之后实现搜索框下拉选项显示，之后把单词表和翻译表合并，方便BST搜索。

Widget::Widget(QWidget *parent) :QWidget(parent),ui(new Ui::Widget)
{ui->setupUi(this);setFixedSize(420,680);ui->lineEdit->setPlaceholderText("Please enter：");//文本框提示//csv文件读取QStringList *word=new QStringList;QStringList *trans=new QStringList;ReadCsvFile(word,trans);//搜索框下拉选项实现QCompleter *MyInfor = new QCompleter(*word);MyInfor->setMaxVisibleItems(10);//设置下拉选项可见数量ui->lineEdit->setCompleter(MyInfor);
QStringList *data=new QStringList;if(word->size()==trans->size()){for(int i=0;i<word->size();i++){QString str;str=word->at(i)+' '+trans->at(i);data->push_back(str);}}

读取csv文件操作，QFile 类是Qt中进行文件读写操作的类，使用 QFile 可以直接打开或保存文本文件。QFile::open() 函数打开文件时需要传递 QIODevice::OpenModeFlag 枚举类型的参数，决定文件以什么方式打开，QIODevice::ReadOnly为以只读方式打开文件，用于载入文件。

void Widget::ReadCsvFile(QStringList *word,QStringList *trans)
{QFile inFile(":/data/EnWords.csv");QStringList lines; if (inFile.open(QIODevice::ReadOnly)){QTextStream stream_text(&inFile);while (!stream_text.atEnd()){lines.push_back(stream_text.readLine());}for (int j = 0; j < lines.size(); j++){QString line = lines.at(j);int pos=0;for(int i=0;i<line.size();i++){if(line[i]==','){pos=i;break;}}QString str1=line.mid(0,pos);QString str2=line.mid(pos+1,line.size()-pos-1);//去除引号str1.remove(0,1);str1.remove(str1.size()-1,1);word->push_back(str1);str2.remove(0,1);str2.remove(str2.size()-1,1);trans->push_back(str2);}inFile.close();}
}

顺序表查词操作，逐个检查关键字是否满足给定的条件。若查找到某个元素的关键字满足v[i].at(j)==' '，则查找成功，返回该元素在线性表中的位置。

QString Widget::SearchTrans1(QVector<QString>v,QString str)//顺序表搜索查词
{int amount=0;for(int i=0;i<v.size();i++){int pos=0;for(int j=0;j<v[i].size();j++){if(v[i].at(j)==' '){pos=j;break;}}QString s = v[i].mid(0, pos);//分割字符串if(str==s){amount=i+1;qDebug()<<"对比次数"<<amount;return v[i];}}return QString("0");
}

使用BST树查词操作，用bst对象调用Search函数，并设置了变量amount记录对比次数。

QString Widget::SearchTrans2(BST bst,QString str)//BST搜索查词
{BSTNode *bn=new BSTNode;int amount=0;bn=bst.Search(str,bst.root,amount);if(bn==NULL)return QString("0");else{qDebug()<<"对比次数为："<<amount;return bn->data;}
}

四、测试结果

界面显示：

下拉词汇显示：

查询结果：

五、源代码

bst.cpp

#include "bst.h"
#include <QDebug>bool BST::Insert(QString str,BSTNode *&rootPtr)//插入结点
{if(rootPtr==NULL){rootPtr=new BSTNode(str);if(rootPtr==NULL)qDebug()<<"错误!";return true; }else if(str<rootPtr->data)Insert(str,rootPtr->left);else if(str>rootPtr->data)Insert(str,rootPtr->right);elsereturn false;
}bool BST::Build1(QVector<QString> v)//常规方法建树
{if(v.size()==0)return false;for(int i=0;i<v.size();i++)Insert(v.at(i),root);return true;
}bool BST::Build2(QVector<QString> v)//折半建树
{if (v.size() == 0)return false;int mid;mid = v.size() / 2;Insert(v[mid], root);QVector<QString> pre = v;for (int i = 0; i < v.size() - mid; i++){QVector<QString>::iterator pEnd = pre.end();pre.erase(--pEnd);//折半左侧序列}Build2(pre);QVector<QString> post = v;for (int i = 0; i < mid + 1; i++){QVector<QString>::iterator pBegin = post.begin();post.erase(pBegin);//折半右侧序列}Build2(post);
}BSTNode* BST::Search(QString str,BSTNode* rootPtr,int &amount)//搜索结点
{BSTNode* temp = new BSTNode;temp = rootPtr;while (temp != NULL){int pos=0;for(int i=0;i<temp->data.size();i++){if(temp->data.at(i)==' '){pos=i;break;}}QString s = temp->data.mid(0, pos);qDebug()<<s;amount++;if (str < s)temp = temp->left;else if (str > s)temp = temp->right;elsereturn temp;}return NULL;
}

bst.h

#ifndef BST_H
#define BST_H#include <stdlib.h>
#include <QString>
#include <QVector>struct BSTNode
{QString data;BSTNode *left,*right;//构造函数BSTNode():left(NULL),right(NULL){}BSTNode(QString str,BSTNode *l=NULL,BSTNode *r=NULL):data(str),left(l),right(r){}//析构函数~BSTNode(){}
};class BST
{
public:BSTNode *root;//构造和析构BST():root(NULL){}BST(BSTNode *r):root(r){}~BST(){}bool Insert(QString str,BSTNode *&rootPtr);//插入结点bool Build1(QVector<QString> v);//常规方法建树bool Build2(QVector<QString> v);//折半方法建树BSTNode* Search(QString str,BSTNode *rootPtr,int &amount);//搜索结点
};#endif // BST_H

main.cpp

#include "widget.h"
#include <QApplication>
#include <QTextCodec>int main(int argc, char *argv[])
{QTextCodec *codec=QTextCodec::codecForName("UTF-8");//使用UTF8使中文正常显示QTextCodec::setCodecForLocale(codec);QApplication a(argc, argv);Widget w;w.setWindowTitle("Translate");w.show();return a.exec();
}

widget.cpp

#include "widget.h"
#include "ui_widget.h"
Widget::Widget(QWidget *parent) :QWidget(parent),ui(new Ui::Widget)
{ui->setupUi(this);setFixedSize(420,680);ui->lineEdit->setPlaceholderText("Please enter："); //csv文件读取QStringList *word=new QStringList;QStringList *trans=new QStringList;ReadCsvFile(word,trans); QCompleter *MyInfor = new QCompleter(*word);MyInfor->setMaxVisibleItems(10);//设置下拉选项可见数量ui->lineEdit->setCompleter(MyInfor);QStringList *data=new QStringList;if(word->size()==trans->size()){for(int i=0;i<word->size();i++){QString str;str=word->at(i)+' '+trans->at(i);data->push_back(str);}}QVector<QString> v;for(int i=0;i<data->size();i++)v.push_back(data->at(i));BST bst;//bst.Build1(v);//常规BST建树bst.Build2(v);//折半建树connect(ui->pushButton,&QPushButton::clicked,[=](){QString desWord=ui->lineEdit->text();//BST查找方式//QString desTrans=SearchTrans2(bst,desWord);//顺序查找方式QString desTrans=SearchTrans1(v,desWord);if(desTrans=="0")ui->textEdit->setText("Not Found:(");elseui->textEdit->setText(desTrans);});
}Widget::~Widget()
{delete ui;
}void Widget::ReadCsvFile(QStringList *word,QStringList *trans)//读取csv文件
{QFile inFile(":/data/EnWords.csv");QStringList lines; if (inFile.open(QIODevice::ReadOnly)){QTextStream stream_text(&inFile);while (!stream_text.atEnd()){lines.push_back(stream_text.readLine());}for (int j = 0; j < lines.size(); j++){QString line = lines.at(j);//逐行取出//以逗号分割当前行int pos=0;//第一个逗号的位置for(int i=0;i<line.size();i++){if(line[i]==','){pos=i;break;}}QString str1=line.mid(0,pos);QString str2=line.mid(pos+1,line.size()-pos-1);//去除引号str1.remove(0,1);str1.remove(str1.size()-1,1);word->push_back(str1);str2.remove(0,1);str2.remove(str2.size()-1,1);trans->push_back(str2);}inFile.close();}
}QString Widget::SearchTrans1(QVector<QString>v,QString str)//顺序表搜索查词
{int amount=0;for(int i=0;i<v.size();i++){int pos=0;for(int j=0;j<v[i].size();j++){if(v[i].at(j)==' '){pos=j;break;}}QString s = v[i].mid(0, pos);//分割字符串if(str==s){amount=i+1;qDebug()<<"对比次数"<<amount;return v[i];}}return QString("0");
}QString Widget::SearchTrans2(BST bst,QString str)//BST搜索查词
{BSTNode *bn=new BSTNode;int amount=0;bn=bst.Search(str,bst.root,amount);if(bn==NULL)return QString("0");else{qDebug()<<"对比次数为："<<amount;return bn->data;}
}

widget.h

#ifndef WIDGET_H
#define WIDGET_H#include <QWidget>
#include <QStringList>
#include <QString>
#include <QCompleter>
#include <QFile>
#include <QTextStream>
#include <QDebug>
#include <QVector>
#include "bst.h"namespace Ui {
class Widget;
}class Widget : public QWidget
{Q_OBJECTpublic:explicit Widget(QWidget *parent = 0);~Widget();void ReadCsvFile(QStringList *word,QStringList *trans);//读取csv文件QString SearchTrans1(QVector<QString>v,QString str);//顺序表搜索查词QString SearchTrans2(BST bst,QString str);//BST搜索查词private:Ui::Widget *ui;
};
#endif

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