[数据结构]Trie字典树

news2025/4/18 6:00:38

GPT的介绍

🧠 一句话总结:

字典树是一种专门用来存很多字符串的“超级前缀树”,查找某个字符串或前缀的时候,特别快!


✍️ 举个生活例子(类比):

你想做一个词典(Dictionary),里面有这些单词:

apple
app
april
bat
ball
banana

你现在想知道:

  • “apple”在不在词典里? ✅
  • “app”是某个单词的前缀吗?✅
  • 有没有以 “ba” 开头的单词?✅

如果你把这些单词一个个拿出来比,那太慢了。

于是我们把它们塞进一个神奇的数据结构:字典树


🌳 字典树长啥样?

我们用“树”的形式来表示字符串的每个字母(从根节点一层一层往下走):

           (根)
           /
          a
         /
        p
       / \
      p   r
     /     \
    l       i
   /         \
  e           l

另一边:
           b
         /   \
        a     a
       /       \
      l         n
     /           \
    l             a
                   \
                    n
                     \
                      a

每个节点代表一个字母,每条路径代表一个字符串

每个节点有cnt,表示以这个节点为结尾的字符串的个数


🚀 字典树的速度怎么样?

  • 普通查找(字符串在数组里)时间是:O(字符串长度 × 数组长度)
  • 字典树查找时间是:O(字符串长度),和多少单词没关系!

💡 形象一点说:

  • 数组/哈希表:像是一页一页翻字典
  • 字典树:像是按字母顺序直接走向目标

就像 Google 搜索你输入 "ap",它能秒给你推荐 "apple"、"app store"、"april" —— 这背后可能就是字典树!


🧩 总结一张图:

"apple", "app", "april" ==> 共享前缀 "ap"
        ↓
Trie 就是把这些前缀共享,像搭积木一样拼起来
        ↓
节省空间 + 查询高效

模板

const int N = 1e5 + 10; // 最大节点数(字符串数量×平均长度)
int son[N][26];        // 每个节点的26个子节点(用下标表示)
int cnt[N];             // cnt[i] 表示以 i 号节点结尾的单词个数
int idx = 0;            // 当前用到的节点编号(0 是根)

// 插入字符串
void insert(const string &s) {
    int p = 0;
    for (char c : s) {
        int u = c - 'a';
        if (!son[p][u]) son[p][u] = ++idx; // 创建新节点
        p = son[p][u];
    }
    cnt[p]++; // 这个节点是一个完整单词的结尾
}
// 查询字典树中插入了几个s
int query(const string& s) {
    int p = 0;
    for (int i = 0; i < s.size(); ++i) {
        int u = s[i] - 'a';
        if (son[p][u] == 0) {
            return 0;
        }
        p = son[p][u];
    }
    return cnt[p];
}

查询是否存在以prefix 为前缀的字符串

bool startsWith(string prefix) {
    int p=0;
    for(auto c:prefix){
        int u=c-'a';
        if(son[p][u]==0) return 0;
        p=son[p][u];
    }
    return 1;   
}

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