实现树数据结构的选项有哪些？

Question

我的一个程序需要一个树形结构。我知道以下两种实现方法：

1. 递归，基于指针。

struct node
{
    std::unique_ptr<T>                 data     = nullptr;
    std::vector<std::unique_ptr<node>> children = {};
};

//       /> leaf_a
// root --> leaf_b  /> leaf_d
//       \> leaf_c --> leaf_e
auto root = std::make_unique<node>();
root->children.emplace_back(std::make_unique<node>(a_data));
root->children.emplace_back(std::make_unique<node>(b_data));
root->children.emplace_back(std::make_unique<node>(c_data));
root->children[2]->children.emplace_back(std::make_unique<node>(d_data));
root->children[2]->children.emplace_back(std::make_unique<node>(e_data));

1. 基于节点对。

struct tree
{
    std::vector<std::unique_ptr<T>>        data        = {};
    std::vector<std::pair<size_t, size_t>> connections = {};
};


//       /> leaf_a
// root --> leaf_b  /> leaf_d
//       \> leaf_c --> leaf_e
auto boom = tree{};
boom.data.emplace_back(nullptr);
boom.data.emplace_back(a_data);
boom.data.emplace_back(b_data);
boom.data.emplace_back(c_data);
boom.data.emplace_back(d_data);
boom.data.emplace_back(e_data);
boom.connections.emplace_back(std::make_pair(0,1));
boom.connections.emplace_back(std::make_pair(0,2));
boom.connections.emplace_back(std::make_pair(0,3));
boom.connections.emplace_back(std::make_pair(3,4));
boom.connections.emplace_back(std::make_pair(3,5));

当然，这两个例子都可以通过适当的 api 变得更漂亮，但它们只应该展示最基本的实现。

我的问题是： 还有其他方法可以实现树吗？两种方法的优缺点是什么？

注意：我明确需要每个节点有多个子节点的选项，并且每个节点都应该有一个可选的数据字段。

Answer 1

还有其他实现树的方法吗？

您的所有选项都处理动态内存并且不会很好地处理缓存一致性，会产生额外的间接性。这绝对是基于意见的，但我会给你另一种选择

template <typename T>
class Node
{
    T value;
    std::vector<size_t> children; // position in nodes of the children
};

template <typename T>
class Tree
{
    std::vector<Node<T>> nodes;
};

这将所有节点都放在一个连续的块中，并且允许重新设置节点而不复制它们。添加、删除等会带来额外的复杂性。

但这是一个额外的选择。它甚至允许具有循环的奇异树:-)