Чому C ++ STL не надає жодних «деревних» контейнерів?

Чому C ++ STL не надає жодних "деревних" контейнерів, і що найкраще використовувати замість цього?

Я хочу зберігати ієрархію об’єктів як дерево, а не використовувати дерево як підвищення продуктивності ...

Ви можете скористатися двома причинами:

Ви хочете відобразити проблему за допомогою деревоподібної структури:
для цього у нас є бібліотека збільшених графіків

Або ви хочете контейнер, який має такі характеристики дерева, як для цього

• std::map(і std::multimap)
• std::set(і std::multiset)

В основному характеристики цих двох контейнерів такі, що їх практично доводиться реалізовувати за допомогою дерев (хоча це насправді не є вимогою).

Дивіться також це питання: Впровадження дерева C

Напевно, з тієї ж причини, що немає жодної ємності з деревом. Існує багато способів реалізації такого контейнера, і немає жодного хорошого способу задовольнити всіх, хто ним користується.

Деякі питання, які слід врахувати:

• Чи число дітей для вузла є фіксованим чи змінним?
• Скільки накладних витрат на вузол? - тобто, чи потрібні вам батьківські вказівники, покажчики братів та сестер тощо.
• Які алгоритми надати? - різні ітератори, алгоритми пошуку тощо.

Зрештою, проблема виявляється в тому, що контейнер з дерева, який буде досить корисним для всіх, буде надто важким, щоб задовольнити більшість людей, які його використовують. Якщо ви шукаєте щось потужне, створіть графічну бібліотеку є, по суті, набором того, для чого може використовуватися бібліотека дерев.

Ось декілька загальних реалізацій дерева:

• Дерево Каспера Пітерса
• Ліс Adobe
• core: дерево

Філософія STL полягає в тому, що ви вибираєте контейнер на основі гарантій, а не на основі того, як контейнер реалізований. Наприклад, ваш вибір контейнера може ґрунтуватися на потребі у швидких пошуку. У всьому, що вам важливо, контейнер може бути реалізований як односпрямований список - доки пошук буде дуже швидким, ви будете раді. Це тому, що ви жодним чином не торкаєтесь внутрішніх, ви використовуєте ітератори або функції членів для доступу. Ваш код не пов'язаний з тим, як реалізується контейнер, а з тим, наскільки він швидкий, чи має фіксований і визначений порядок, чи ефективний у просторі тощо.

"Я хочу зберігати ієрархію об'єктів як дерево"

C ++ 11 з'явився і пішов, і вони все ще не бачили потреби в наданні даних std::tree, хоча ідея все ж виникла (дивіться тут ). Можливо, причиною того, що вони не додали цього, є те, що побудувати свій власний верх над існуючими контейнерами можна. Наприклад...

template< typename T >
struct tree_node
   {
   T t;
   std::vector<tree_node> children;
   };

Простий обхід використовує рекурсію ...

template< typename T >
void tree_node<T>::walk_depth_first() const
   {
   cout<<t;
   for ( auto & n: children ) n.walk_depth_first();
   }

Якщо ви хочете підтримувати ієрархію і хочете, щоб вона працювала з алгоритмами STL , тоді все може ускладнитися. Ви можете створити власні ітератори та досягти певної сумісності, проте багато алгоритмів просто не мають сенсу для ієрархії (наприклад, будь-що, що змінює порядок діапазону). Навіть визначення діапазону в межах ієрархії може бути безладною справою.

Якщо ви шукаєте реалізацію дерева дерев RB, то stl_tree.h може підійти і для вас.

карта std :: заснована на червоному чорному дереві . Ви також можете використовувати інші контейнери, щоб допомогти вам реалізувати власні типи дерев.

Зрештою, std :: map - це дерево (воно повинно мати ті ж характеристики продуктивності, що і врівноважене бінарне дерево), але воно не відкриває інших функціональних можливостей дерева. Вірогідне обґрунтування того, що не включати реальну структуру даних про дерево, ймовірно, було лише питанням про те, щоб не включати все у stl. СТЛ можна розглядати як основу для використання у реалізації власних алгоритмів та структур даних.

Загалом, якщо є основна функціональність бібліотеки, яку ви хочете, це не в stl, виправлення полягає в тому, щоб подивитися на BOOST .

В іншому випадку, є зв'язка з бібліотек з там , в залежності від потреб вашого дерева.

Всі контейнери STL зовні представлені у вигляді "послідовностей" з одним ітераційним механізмом. Дерева не слідують цій ідіомі.

Тому що STL - це не все "бібліотека". Він, по суті, містить мінімальні структури, необхідні для побудови речей.

Це виглядає багатообіцяюче і, здається, саме те, що ви шукаєте: http://tree.phi-sci.com/

ІМО, упущення. Але я думаю, що є вагомі причини не включати структуру дерева в STL. Існує багато логіки в підтримці дерева, яке найкраще записати як функції члена в базовий TreeNodeоб'єкт . Коли TreeNodeвін загорнувся в заголовк STL, він просто стає зручнішим.

Наприклад:

template <typename T>
struct TreeNode
{
  T* DATA ; // data of type T to be stored at this TreeNode

  vector< TreeNode<T>* > children ;

  // insertion logic for if an insert is asked of me.
  // may append to children, or may pass off to one of the child nodes
  void insert( T* newData ) ;

} ;

template <typename T>
struct Tree
{
  TreeNode<T>* root;

  // TREE LEVEL functions
  void clear() { delete root ; root=0; }

  void insert( T* data ) { if(root)root->insert(data); } 
} ;

Я думаю, що є кілька причин, чому немає дерев STL. В основному Дерева - це форма рекурсивної структури даних, яка, як і контейнер (список, вектор, набір), має дуже різну тонку структуру, що робить правильний вибір складним. Їх також дуже легко сконструювати в базовій формі за допомогою STL.

Кінцеве вкорінене дерево можна розглядати як контейнер, який має значення або корисне навантаження, скажімо, екземпляр класу A і, можливо, порожня колекція укорінених (під) дерев; дерева з порожньою колекцією підкреслив вважаються листям.

template<class A>
struct unordered_tree : std::set<unordered_tree>, A
{};

template<class A>
struct b_tree : std::vector<b_tree>, A
{};

template<class A>
struct planar_tree : std::list<planar_tree>, A
{};

Треба трохи подумати над дизайном ітератора і т. Д., Які операції з продуктом та спільним продуктом дозволяють визначити та бути ефективними між деревами - і оригінальний STL повинен бути добре записаний - так, щоб порожній набір, вектор або контейнер списку були дійсно порожній від будь-якої корисної навантаження у випадку за замовчуванням.

Дерева відіграють найважливішу роль у багатьох математичних структурах (див. Класичні праці Бутчера, Гроссмана та Ларсена; також документи Коннеса та Крімера для прикладів їх приєднання та способів їх перерахування). Неправильно думати, що їхня роль - це просто полегшити певні інші операції. Швидше вони полегшують виконання цих завдань через їх основну роль як структури даних.

Однак, окрім дерев, є ще й «ко-дерева»; дерева насамперед мають властивість, що якщо ви видалите корінь, ви видалите все.

Розглянемо ітератори на дереві, ймовірно, вони були б реалізовані як простий стек ітераторів, до вузла та до його батьківського, ... аж до кореня.

template<class TREE>
struct node_iterator : std::stack<TREE::iterator>{
operator*() {return *back();}
...};

Однак ти можеш мати скільки завгодно; разом вони утворюють "дерево", але там, де всі стрілки протікають у напрямку до кореня, це ко-дерево може бути переведене через ітераторів до тривіального ітератора та кореня; однак не можна переміщуватися поперек або вниз (інші ітератори йому не відомі), а також ансамбль ітераторів не можна видалити, за винятком відстеження всіх екземплярів.

Дерева неймовірно корисні, вони мають багато структури, це робить серйозним завданням отримати остаточно правильний підхід. На мою думку, саме тому вони не реалізовані в STL. Більше того, в минулому я бачив, як люди стають релігійними і знаходять уявлення про тип контейнера, що містить екземпляри свого типу, що викликає виклик - але вони повинні зіткнутися з цим - ось що представляє тип дерева - це вузол, що містить можливо порожня колекція (менших) дерев. Поточна мова дозволяє це без проблем, якщо конструктор за замовчуванням container<B>не виділяє місця в купі (або деінде) для і Bт.д.

Я, наприклад, був би радий, якби це в хорошій формі знайшло свій шлях до стандарту.

Читаючи відповіді, тут поширені названі причини полягають у тому, що не можна переходити через дерево або що дерево не передбачає аналогічний інтерфейс для інших контейнерів STL і не можна використовувати алгоритми STL з такою структурою дерева.

Маючи це на увазі, я спробував розробити власну структуру даних дерева, яка забезпечить інтерфейс, подібний до STL, і максимально може бути використана для існуючих алгоритмів STL.

Моя ідея полягала в тому, що дерево повинно базуватися на існуючих контейнерах STL і не повинно приховувати контейнер, щоб воно було доступним для використання з алгоритмами STL.

Інша важлива особливість, яку має надати дерево, - це ітератори переходу.

Ось що мені вдалося придумати: https://github.com/igagis/utki/blob/master/src/utki/tree.hpp

А ось тести: https://github.com/igagis/utki/blob/master/tests/tree/tests.cpp

Всі контейнери STL можна використовувати з ітераторами. Ви не можете мати ітератор дерева, тому що у вас немає одного правильного способу пройти через дерево.