【c++】利用嵌套map创建多层树结构

news2025/2/27 10:23:07

通常树的深度都大于1，即树有多层，而树结构又可以用c++的map容器来实现，所以，本文给出了一种多层树结构的实现思路，同时也给出了相应的c++代码。

整体思路概述

首先定义一个节点类Node类，要包括children（用map容器实现），即用map结构来模拟子树，然后整棵树也用一个map结构来实现。因此，总体来说，就是用一个嵌套的map结构来实现多层树结构。以下给出每一步具体的描述及相应的代码。

1、定义一个节点类Node类

定义树结构之前要先定义一个节点类Node类，要包括键、值、children等属性，并包括有参无参构造函数，此外，本文还实现了一个打印所有节点包括的键值对的函数（PrintTree函数）。

class Node {
 public:
	 string key;
	 const char* value;
	 Node* left;
	 Node* right;
	 map<string, Node*> children;

	 Node() {}
	 Node(const string& k) : key(k) {}
	 Node(const string& k, const char* v) :key(k), value(v) {}

	 void PrintTree(const Node& node, int level = 0) {
		 for (int i = 0; i < level; ++i) {
			 cout << "  ";
		 }
		 cout << "- " << node.key << " " << node.value << endl;

		 for (const auto& pair : node.children) {
			 PrintTree(*pair.second, level + 1);
		 }
	 }
 };

2、（重难点）根据属性的键值对（存放在vector容器中）创建出对应的节点，存放到map容器中，并将其赋值给对应父节点的children属性

主要思路就是：将父节点的所有字节点全部放到一个map容器中，然后再把这个map容器赋值给父节点的children这个成员变量。

本文实现的数结构如下图所示，根节点是"DBUSER"，然后有两个User实例，每个实例又包括Name、Password、Gender、Mobile和Email5个属性。

具体来说，实现过程如下：

（1）首先创建两个User实例，并将其添加到new_users这个map容器中。（这就完成了以上树结构第一层的构建，之后直接将new_users赋值给根节点的children变量即可。这里根节点是第0层，所以这棵树一共有三层：0、1、2层。）

（2）然后为每个User实例创建一个用于存放其所有子节点的map容器，即attribute。

（3）然后根据vector容器infoVector中存放的键值对信息，通过Node类相应的有参构造函数，构造出相应的节点，将其加入到attribute中。

在这个过程中，考虑到每个User实例所包含的属性个数相同（都是5个，即以下代码中的end_index），而且是在User实例的循环中，所以采用这种方法来对infoVector中的所有键值对进行划分（每5个键值对为一组，进行构造节点、放入map容器等操作，这一点要理解清楚！！）：固定end_index，每对5个键值对（即一组键值对）进行完操作之后，就将这5个键值对从infoVector中擦除，这样，对每个User实例的attribute，加入其中的都是infoVector的前5个键值对，这样就可以方便地用循环实现了。当然，擦除之后还要记得对infoVector进行一下判空操作，如果为空就说明所有的键值对信息已经处理完了，就要跳出循环，不要再进行操作了。

（可能说的还是有点不清楚【尴尬】【尴尬】hh，大家可以结合下面的代码看看，希望可以明白我的逻辑【抱拳】【抱拳】【抱拳】）

//构建新树
Node* newTreeRoot = nullptr; // 新树的根节点
insertNode(newTreeRoot,"DBUSER","");
map<string, Node*> new_users;
	
int end_index = (infoVector.size() / count);
for (int num = 0;num < count;num++) {
	//创建User实例
	string user_key = "User_" + to_string(num);
	Node* user_node = new Node(user_key,"");
	new_users.insert(make_pair(user_key,user_node));
	//得到存储User实例的所有子节点的map
	map<string, Node*> attribute;//创建用于存储User实例节点对应的属性键值对的map容器
	int nnum = 0;
	for (auto info = infoVector.begin();info != infoVector.end();++info) {
		if (nnum < end_index) {
			cout << info->first << "： " << info->second  << endl;
			Node* att = new Node(info->first, info->second);
			attribute.insert(make_pair(info->first, att));
		}
		else {
			break;
		}
		nnum++;
	}
	/*cout << "输出擦除前的infoVector：" << endl;
	for (auto it = infoVector.begin();it != infoVector.end();++it) {
		cout << it->first << " " << it->second << endl;
	}*/
	//将infoVector中之前使用过的键值对擦除
	infoVector.erase(infoVector.begin(), infoVector.begin() + end_index);
	//判断当前的infoVector是否为空，若为空则跳出循环，否则继续
	/*cout << "输出擦除后的infoVector：" << endl;
	for (auto it = infoVector.begin();it != infoVector.end();++it) {
		cout << it->first << " " << it->second << endl;
	}*/
	//让User实例节点的children指针指向对应的map（即存放着该节点的所有子节点的map）
	user_node->children = attribute;
	if (infoVector.empty()) break;
}
//让根节点的children指针指向存放所有User实例节点的map
newTreeRoot->children = new_users; 
	
cout << "输出多层树结构: " << endl;
newTreeRoot->PrintTree(*newTreeRoot);