JS中的树状数据结构允许最快的节点查找？

Question

我将如何在 JS 中创建树状数据结构，在其中，我可以访问诸如对父节点的引用、基于 id 的节点查找、访问子节点的长度（数量）、基于索引等内容查找等？

这基本上是我设想的 API：

var rootNode = DataStructure.getRoot();
var child1 = rootNode.addNode('child1'); //added a node with id 'child1'
child1.addNode('innerChild1');
child1.addNode('innerChild2');
rootNode.getChildById('child1') //should be same node as var child1
rootNode.getAtIndex(0) //should be same node as var child1
child1.parent() //should be rootNode
child1.getAtIndex(0) // should be node with id 'innerChild1'
child1.getAtIndex(1) // should be node with id 'innerChild2'
child1.length() //should be 2 

等等。

我理解这是一个广泛的问题，但我想知道是否有人可以推荐一种方法来解决这个问题和/或任何可能已经这样做的库？我应该只动态创建一个 XML 并使用它的本机方法吗？那会是最快的吗？

Answer 1

您描述的数据结构可以很容易地实现如下：

var Tree = defclass({
    constructor: function (parent) {
        this.parent   = parent || null; // null for root node
        this.children = {};             // for id based lookup
        this.ids      = [];             // for index based lookup
        this.length   = 0;              // for ease of access
    },
    addNode: function (id) {
        var children = this.children;
        if (children.hasOwnProperty(id)) throw new Error(id + " exists");
        return children[this.ids[this.length++] = id] = new Tree(this);
    },
    getChildById: function (id) {
        var children = this.children;
        if (children.hasOwnProperty(id)) return children[id];
        throw new Error(id + " does not exist");
    },
    getAtIndex: function (index) {
        return this.getChildById(this.ids[index]);
    }
});

function defclass(prototype) {
    var constructor = prototype.constructor;
    constructor.prototype = prototype;
    return constructor;
}

<script>
    setTimeout(function () {
        var rootNode    = new Tree;
        var child1      = rootNode.addNode("child1");
        var innerChild1 = child1.addNode("innerChild1");
        var innerChild2 = child1.addNode("innerChild2");

        console.assert(rootNode.getChildById("child1") === child1);
        console.assert(rootNode.getAtIndex(0)          === child1);
        console.assert(child1.parent                   === rootNode);
        console.assert(child1.getAtIndex(0)            === innerChild1);
        console.assert(child1.getAtIndex(1)            === innerChild2);
        console.assert(child1.length                   === 2);

        alert("success");
    }, 0);
</script>

基于 id 的查找和基于索引的查找都采用常量（即O(1)）time。希望对您有所帮助。

Answer 2

我在应用中有这样的结构。指定的 API 会使创建您想要的结构变得困难。以下是我注意到的一些事情：DataStructure 是单例，addChild 不允许您添加带有子节点的节点，并且索引是数字。下面的呢？

API

TreeNode（新）

成员：

• 子项（对象，以 ID 为索引）
• 根（树节点）
• 父节点（树节点）
• 索引（字符串）
• 属性（对象）
• _referenceCount (int) - 如果你的树由于某种原因有循环，这很有用

方法：

• addChild(TreeNode:treeNode)
  • 向父节点注册节点
  • 按 ID 将节点添加到子节点
  • 增加添加的 TreeNode 的引用计数
• forEach(callback(TreeNode: treeNode))
• removeChild（字符串：id）
  • 从此对象中删除节点
  • 减少指定子节点的 _referenceCount
  • 如果 _referenceCount 为 0，则从根中删除它

树（扩展 TreeNode）（新）

成员：

• _nodeMap（对象）

方法：

• getNodeByID（字符串：id）
  • 在_nodeMap中查找id，O(1)查找时间
• removeNode（字符串：id）
• addToNodeMap(TreeNode: treeNode)

treeFactory（可选）

方法：

• createFromFormatX(Object: a tree of stuff in some specific format) 树工作正常，您应该为您的特定情况创建一个工厂，帮助您将 blob 转换为您的奇特数据结构。
• createFromFormatY，基本上是另一种加载器机制

潜在的不变性

这里没有什么是必然不变的。但是，您可以通过使用新的工厂方法并将上述方法中的更多私有化始终强制树的不变性。这可能是可取的，也可能是不可取的。