Java中实现双数组Trie树实例
传统的Trie实现简单，但是占用的空间实在是难以接受，特别是当字符集不仅限于英文26个字符的时候，爆炸起来的空间根本无法接受。
双数组Trie就是优化了空间的Trie树，原理本文就不讲了，请参考AnEfficientImplementationofTrieStructures，本程序的编写也是参考这篇论文的。
关于几点论文没有提及的细节和与论文不一一致的实现：
1.对于插入字符串，如果有一个字符串是另一个字符串的子串的话，我是将结束符也作为一条边，产生一个新的结点，这个结点新节点的Base我置为0
所以一个字符串结束也有2中情况：一个是Base值为负，存储剩余字符(可能只有一个结束符)到Tail数组；另一个是Base为0。
所以在查询的时候要考虑一下这两种情况
2.对于第一种冲突（论文中的Case3），可能要将Tail中的字符串取出一部分，作为边放到索引中。论文是使用将尾串左移的方式，我的方式直接修改Base值，而不是移动尾串。
下面是java实现的代码，可以处理相同字符串插入，子串的插入等情况
/*
*Name: DoubleArrayTrie
*Author:YaguangDing
*Mail:dingyaguang117@gmail.com
*Blog:blog.csdn.net/dingyaguang117
*Date: 2012/5/21
*Note:awordendsmaybeeitherofthesetwocase:
*1.Base[cur_p]==pos (pos<0andTail[-pos]=='END_CHAR')
*2.Check[Base[cur_p]+Code('END_CHAR')]== cur_p
*/
importjava.util.ArrayList; importjava.util.HashMap; importjava.util.Map; importjava.util.Arrays;
publicclassDoubleArrayTrie{ finalcharEND_CHAR='\0'; finalintDEFAULT_LEN=1024; intBase[] =newint[DEFAULT_LEN]; intCheck[]=newint[DEFAULT_LEN]; charTail[]=newchar[DEFAULT_LEN]; intPos=1; Map<Character,Integer>CharMap=newHashMap<Character,Integer>(); ArrayList<Character>CharList=newArrayList<Character>(); publicDoubleArrayTrie() { Base[1]=1; CharMap.put(END_CHAR,1); CharList.add(END_CHAR); CharList.add(END_CHAR); for(inti=0;i<26;++i) { CharMap.put((char)('a'+i),CharMap.size()+1); CharList.add((char)('a'+i)); } } privatevoidExtend_Array() { Base=Arrays.copyOf(Base,Base.length*2); Check=Arrays.copyOf(Check,Check.length*2); } privatevoidExtend_Tail() { Tail=Arrays.copyOf(Tail,Tail.length*2); } privateintGetCharCode(charc) { if(!CharMap.containsKey(c)) { CharMap.put(c,CharMap.size()+1); CharList.add(c); } returnCharMap.get(c); } privateintCopyToTailArray(Strings,intp) { int_Pos=Pos; while(s.length()-p+1>Tail.length-Pos) { Extend_Tail(); } for(inti=p;i<s.length();++i) { Tail[_Pos]=s.charAt(i); _Pos++; } return_Pos; } privateintx_check(Integer[]set) { for(inti=1;;++i) { booleanflag=true; for(intj=0;j<set.length;++j) { intcur_p=i+set[j]; if(cur_p>=Base.length)Extend_Array(); if(Base[cur_p]!=0||Check[cur_p]!=0) { flag=false; break; } } if(flag)returni; } } privateArrayList<Integer>GetChildList(intp) { ArrayList<Integer>ret=newArrayList<Integer>(); for(inti=1;i<=CharMap.size();++i) { if(Base[p]+i>=Check.length)break; if(Check[Base[p]+i]==p) { ret.add(i); } } returnret; } privatebooleanTailContainString(intstart,Strings2) { for(inti=0;i<s2.length();++i) { if(s2.charAt(i)!=Tail[i+start])returnfalse; } returntrue; } privatebooleanTailMatchString(intstart,Strings2) { s2+=END_CHAR; for(inti=0;i<s2.length();++i) { if(s2.charAt(i)!=Tail[i+start])returnfalse; } returntrue; } publicvoidInsert(Strings)throwsException { s+=END_CHAR; intpre_p=1; intcur_p; for(inti=0;i<s.length();++i) { //获取状态位置 cur_p=Base[pre_p]+GetCharCode(s.charAt(i)); //如果长度超过现有，拓展数组 if(cur_p>=Base.length)Extend_Array(); //空闲状态 if(Base[cur_p]==0&&Check[cur_p]==0) { Base[cur_p]=-Pos; Check[cur_p]=pre_p; Pos=CopyToTailArray(s,i+1); break; }else //已存在状态 if(Base[cur_p]>0&&Check[cur_p]==pre_p) { pre_p=cur_p; continue; }else //冲突1：遇到Base[cur_p]小于0的，即遇到一个被压缩存到Tail中的字符串 if(Base[cur_p]<0&&Check[cur_p]==pre_p) { inthead=-Base[cur_p]; if(s.charAt(i+1)==END_CHAR&&Tail[head]==END_CHAR) //插入重复字符串 { break; } //公共字母的情况，因为上一个判断已经排除了结束符，所以一定是2个都不是结束符 if(Tail[head]==s.charAt(i+1)) { intavail_base=x_check(newInteger[]{GetCharCode(s.charAt(i+1))}); Base[cur_p]=avail_base; Check[avail_base+GetCharCode(s.charAt(i+1))]=cur_p; Base[avail_base+GetCharCode(s.charAt(i+1))]=-(head+1); pre_p=cur_p; continue; } else { //2个字母不相同的情况，可能有一个为结束符 intavail_base; avail_base=x_check(newInteger[]{GetCharCode(s.charAt(i+1)),GetCharCode(Tail[head])}); Base[cur_p]=avail_base; Check[avail_base+GetCharCode(Tail[head])]=cur_p; Check[avail_base+GetCharCode(s.charAt(i+1))]=cur_p; //Tail为END_FLAG的情况 if(Tail[head]==END_CHAR) Base[avail_base+GetCharCode(Tail[head])]=0; else Base[avail_base+GetCharCode(Tail[head])]=-(head+1); if(s.charAt(i+1)==END_CHAR) Base[avail_base+GetCharCode(s.charAt(i+1))]=0; else Base[avail_base+GetCharCode(s.charAt(i+1))]=-Pos; Pos=CopyToTailArray(s,i+2); break; } }else //冲突2：当前结点已经被占用，需要调整pre的base if(Check[cur_p]!=pre_p) { ArrayList<Integer>list1=GetChildList(pre_p); inttoBeAdjust; ArrayList<Integer>list=null; if(true) { toBeAdjust=pre_p; list=list1; } intorigin_base=Base[toBeAdjust]; list.add(GetCharCode(s.charAt(i))); intavail_base=x_check((Integer[])list.toArray(newInteger[list.size()])); list.remove(list.size()-1); Base[toBeAdjust]=avail_base; for(intj=0;j<list.size();++j) { //BUG inttmp1=origin_base+list.get(j); inttmp2=avail_base+list.get(j); Base[tmp2]=Base[tmp1]; Check[tmp2]=Check[tmp1]; //有后续 if(Base[tmp1]>0) { ArrayList<Integer>subsequence=GetChildList(tmp1); for(intk=0;k<subsequence.size();++k) { Check[Base[tmp1]+subsequence.get(k)]=tmp2; } } Base[tmp1]=0; Check[tmp1]=0; } //更新新的cur_p cur_p=Base[pre_p]+GetCharCode(s.charAt(i)); if(s.charAt(i)==END_CHAR) Base[cur_p]=0; else Base[cur_p]=-Pos; Check[cur_p]=pre_p; Pos=CopyToTailArray(s,i+1); break; } } } publicbooleanExists(Stringword) { intpre_p=1; intcur_p=0; for(inti=0;i<word.length();++i) { cur_p=Base[pre_p]+GetCharCode(word.charAt(i)); if(Check[cur_p]!=pre_p)returnfalse; if(Base[cur_p]<0) { if(TailMatchString(-Base[cur_p],word.substring(i+1))) returntrue; returnfalse; } pre_p=cur_p; } if(Check[Base[cur_p]+GetCharCode(END_CHAR)]==cur_p) returntrue; returnfalse; } //内部函数，返回匹配单词的最靠后的Baseindex， classFindStruct { intp; Stringprefix=""; } privateFindStructFind(Stringword) { intpre_p=1; intcur_p=0; FindStructfs=newFindStruct(); for(inti=0;i<word.length();++i) { //BUG fs.prefix+=word.charAt(i); cur_p=Base[pre_p]+GetCharCode(word.charAt(i)); if(Check[cur_p]!=pre_p) { fs.p=-1; returnfs; } if(Base[cur_p]<0) { if(TailContainString(-Base[cur_p],word.substring(i+1))) { fs.p=cur_p; returnfs; } fs.p=-1; returnfs; } pre_p=cur_p; } fs.p= cur_p; returnfs; } publicArrayList<String>GetAllChildWord(intindex) { ArrayList<String>result=newArrayList<String>(); if(Base[index]==0) { result.add(""); returnresult; } if(Base[index]<0) { Stringr=""; for(inti=-Base[index];Tail[i]!=END_CHAR;++i) { r+=Tail[i]; } result.add(r); returnresult; } for(inti=1;i<=CharMap.size();++i) { if(Check[Base[index]+i]==index) { for(Strings:GetAllChildWord(Base[index]+i)) { result.add(CharList.get(i)+s); } //result.addAll(GetAllChildWord(Base[index]+i)); } } returnresult; } publicArrayList<String>FindAllWords(Stringword) { ArrayList<String>result=newArrayList<String>(); Stringprefix=""; FindStructfs=Find(word); intp=fs.p; if(p==-1)returnresult; if(Base[p]<0) { Stringr=""; for(inti=-Base[p];Tail[i]!=END_CHAR;++i) { r+=Tail[i]; } result.add(fs.prefix+r); returnresult; } if(Base[p]>0) { ArrayList<String>r= GetAllChildWord(p); for(inti=0;i<r.size();++i) { r.set(i,fs.prefix+r.get(i)); } returnr; } returnresult; } }