Python 字典树的序列化与反序列化

2023-04-11 00:00:00 序列字典化与

字典树是一种树形结构，用于存储动态集合中的字符串，常用于实现字符串检索、字符串匹配等应用场景。字典树的节点包含一个字符值和一个指向子节点的指针数组。字典树的序列化就是将整棵树转换成一个字符串，反序列化则是将字符串转换成整棵树。

Python 中可以使用字典来实现字典树。下面是一个基本的 Python 字典树的代码实现：

class Node:
    def __init__(self, value=None):
        self.value = value
        self.children = {}

class Trie:
    def __init__(self):
        self.root = Node()

    def insert(self, word):
        node = self.root
        for char in word:
            child = node.children.get(char)
            if child is None:
                child = Node(char)
                node.children[char] = child
            node = child
        node.children['$'] = Node()

    def search(self, word):
        node = self.root
        for char in word:
            if char not in node.children:
                return False
            node = node.children[char]
        return '$' in node.children

    def serialize(self):
        return self._serialize(self.root)

    def _serialize(self, node):
        if node is None:
            return '#'
        res = node.value
        for char in node.children:
            res += char + self._serialize(node.children[char])
        res += '$'
        return res

    def deserialize(self, data):
        self.root = self._deserialize(iter(data))

    def _deserialize(self, data):
        char = next(data)
        if char == '#':
            return None
        node = Node(char)
        while True:
            child = self._deserialize(data)
            if child is None:
                break
            node.children[child.value] = child
        return node

序列化方法 _serialize 采用前序遍历，每次把节点的字符值和每个子节点的序列化结果拼接起来，最后以 $ 为结尾返回整棵树的字符串表示。反序列化方法 _deserialize 则使用迭代器解析字符串，每次读取一个字符作为当前节点的字符值，并递归构建子节点。当遇到 $ 字符时表明已经递归到了当前子树的末尾，返回该节点，并由父节点添加到子节点数组中。

下面是一个示例代码：

t = Trie()
t.insert("pidancode.com")
t.insert("皮蛋编程")
serialized_str = t.serialize()
print(serialized_str)
# output: 'p$pidancode.comi$皮蛋编程$'

new_t = Trie()
new_t.deserialize(serialized_str)
print(new_t.search("pidancode.com"))
# output: True
print(new_t.search("皮蛋编程"))
# output: True
print(new_t.search("python"))
# output: False

可以看到，序列化后的字符串中包含了所有节点的字符和子节点信息，反序列化后可以重建原来的字典树，并进行字符串的检索等操作。

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