Следующий этот учебник я встретил Trie структура данных. С недавнего времени я программировал на PHP, я пытался решить лекцию проблема с этим. Мне удалось получить правильные ответы, но только для небольших входных данных (вход № 10 — файл размером 2,82 МБ). Очевидно, мой алгоритм плохо масштабируется. Это также превышает ограничение по умолчанию 128 МБ памяти PHP.
В Trie хранится корневой узел. Каждый узел имеет дочерний элемент. Я использую стандартный массив PHP для хранения детей. Дочерний ключ представляет символ (в настоящее время я создаю новый узел для каждого символа, a-z в нижнем регистре, сопоставляя с 0-25), дочернее значение является ссылкой на другой узел.
Член «веса», который есть у каждого узла, существует из-за проблема.
Я хотел бы оптимизировать свой код (или даже переписать его с нуля, используя другой подход), чтобы он мог пройти тесты для больших входных данных.
Я заинтересован в решении, чтобы эта структура данных работала в PHP с большими входными данными, если это возможно.
TrieNode Класс хранит древовидную иерархию.
class TrieNode {
// weight is needed for the given problem
public $weight;
/* TrieNode children,
* e.g. [0 => (TrieNode object1), 2 => (TrieNode object2)]
* where 0 stands for 'a', 1 for 'c'
* and TrieNode objects are references to other TrieNodes.
*/
private $children;
function __construct($weight, $children) {
$this->weight = $weight;
$this->children = $children;
}
/** map lower case english letters to 0-25 */
static function getAsciiValue($char) {
return intval(ord($char)) - intval(ord('a'));
}
function addChild($char, $node) {
if (!isset($this->children)) {
$this->children = [];
}
$this->children[self::getAsciiValue($char)] = $node;
}
function isChild($char) {
return isset($this->children[self::getAsciiValue($char)]);
}
function getChild($char) {
return $this->children[self::getAsciiValue($char)];
}
function isLeaf() {
return empty($this->children);
}
}
Trie Класс хранит корневой TrieNode. Он может вставлять и запрашивать узлы.
class Trie {
/* root TrieNode stores the first characters */
private $root;
function __construct() {
$this->root = new TrieNode(-1, []);
}
function insert($string, $weight) {
$currentNode = $this->root;
$l = strlen($string);
for ($i = 0; $i < $l; $i++) {
$char = $string[$i];
if(!$currentNode->isChild($char)) {
$n = new TrieNode($weight, null);
$currentNode->addChild($char, $n);
}
$currentNode->weight = max($weight, $currentNode->weight);
$currentNode = $currentNode->getChild($char);
}
}
function getNode($string) {
$currentNode = $this->root;
$l = strlen($string);
for ($i = 0; $i < $l; $i++) {
$char = $string[$i];
if ($currentNode->isLeaf() || !$currentNode->isChild($char)) {
return null;
}
$currentNode = $currentNode->getChild($char);
}
return $currentNode;
}
function getWeight($string) {
$node = $this->getNode($string);
return is_null($node) ? -1 : $node->weight;
}
}
Тестовый код. Анализирует ввод и вызывает объект Trie.
//MAIN / TEST
/*
In case the problem page is down:
e.g.
INPUT
2 1
hackerearth 10
hackerrank 9
hacker
OUTPUT
10
where 2 is the number of inserts, 1 is the number of queries
"string number" is the string to insert and its "weight""hacker" is the string to query
10 is maximum the weight of the queried string (hacker -> 10)
*/
$trie = new Trie();
$handle = fopen('test.txt', 'r');
//$handle = STDIN; // <- this is for the online judge
list($n, $q) = fscanf($handle, "%d %d");
for ($i = 0; $i < $n; $i++) { // insert data
list($s, $weight) = fscanf($handle, "%s %d");
$trie->insert($s, $weight);
}
for ($i = 0; $i < $q; $i++) { // query data
$query = trim(strval(fgets($handle)));
echo $trie->getWeight($query) . PHP_EOL;
}
fclose($handle);
Ниже приведен код со следующими оптимизациями —
Убраны все ненужные проверки условий вроде
Удалена функция в {getAsciiValue} вместо использования простого ассоциативного массива как. Также изменение значения {char} на ascii было перемещено из класса TrieNode в класс Trie, поэтому нам не нужно преобразовывать его несколько раз.
После этой оптимизации я пришел к следующему минимальному решению, но оно также не может пройти тест № 10. Прочитав о массиве в PHP, я узнал, что PHP не реализует массив, как другие скомпилированные языки, вместо этого любой массив в PHP является просто упорядоченной хэш-картой, и из-за этого массив не поддерживает операции с постоянным временем. https://stackoverflow.com/a/4904071/8203131
Также используя SplFixedArray но не помогло, потому что это объект и имеет стоимость создания. Это могло бы помочь, если бы попытался использовать большой массив для хранения всего Trie. Вы можете попробовать реализовать решение с использованием SplFixedArray для хранения всего Trie и проверить, можете ли вы заставить его пройти тест № 10.
<?php
/*
* Read input from stdin and provide input before running code
fscanf(STDIN, "%s\n", $name);
echo "Hi, ".$name;
*/
class TrieNode {
// weight is needed for the given problem
public $weight;
/* TrieNode children,
* e.g. [0 => (TrieNode object1), 2 => (TrieNode object2)]
* where 0 stands for 'a', 2 for 'c'
* and TrieNode objects are references to other TrieNodes.
*/
private $children;
function __construct($weight) {
$this->weight = $weight;
$this->children = [];
}
function addChild($char, $node) {
$this->children[$char] = $node;
}
function isChild($char) {
return isset($this->children[$char]);
}
function getChild($char) {
return $this->children[$char];
}
}
class Trie {
/* root TrieNode stores the first characters */
private $root;
function __construct() {
$this->root = new TrieNode(-1);
}
static $asciiValues = array(
"a" => 0,
"b" => 1,
"c" => 2,
"d" => 3,
"e" => 4,
"f" => 5,
"g" => 6,
"h" => 7,
"i" => 8,
"j" => 9,
"k" => 10,
"l" => 11,
"m" => 12,
"n" => 13,
"o" => 14,
"p" => 15,
"q" => 16,
"r" => 17,
"s" => 18,
"t" => 19,
"u" => 20,
"v" => 21,
"w" => 22,
"x" => 23,
"y" => 24,
"z" => 25
);
function insert($string, $weight) {
$currentNode = $this->root;
$l = strlen($string);
for ($i = 0; $i < $l; $i++) {
$char = self::$asciiValues[$string[$i]];
$currentNode->weight = max($weight, $currentNode->weight);
if($currentNode->isChild($char)) {
$childNode = $currentNode->getChild($char);
} else {
$childNode = new TrieNode($weight);
$currentNode->addChild($char, $childNode);
}
$currentNode = $childNode;
}
}
function getNodeWeight($string) {
$currentNode = $this->root;
$l = strlen($string);
for ($i = 0; $i < $l; $i++) {
$char = self::$asciiValues[$string[$i]];
if (!$currentNode->isChild($char)) {
return -1;
}
$currentNode = $currentNode->getChild($char);
}
return $currentNode->weight;
}
}
$trie = new Trie();
//$handle = fopen('test.txt', 'r');
$handle = STDIN; // <- this is for the online judge
list($n, $q) = fscanf($handle, "%d %d");
for ($i = 0; $i < $n; $i++) { // insert data
list($s, $weight) = fscanf($handle, "%s %d");
$trie->insert($s, $weight);
}
for ($i = 0; $i < $q; $i++) { // query data
//$query = trim(strval(fgets($handle)));
$query = trim(strval(fgets($handle)));
echo $trie->getNodeWeight($query) . PHP_EOL;
}
fclose($handle);?>
После внесения некоторых изменений и модификаций, я смог заставить эту вещь работать для всех тестовых случаев, кроме одного тестового случая, тайм-аут,
Вот весь код, который будет успешно выполняться для всех тестовых случаев, кроме тестового примера 10.
class TrieNode {
// weight is needed for the given problem
public $weight;
/* TrieNode children,
* e.g. [0 => (TrieNode object1), 2 => (TrieNode object2)]
* where 0 stands for 'a', 1 for 'c'
* and TrieNode objects are references to other TrieNodes.
*/
private $children;
function __construct($weight, $children) {
$this->weight = $weight;
$this->children = $children;
}
/** map lower case english letters to 0-25 */
static function getAsciiValue($char) {
return intval(ord($char)) - intval(ord('a'));
}
function addChild($char, $node) {
if (!isset($this->children)) {
$this->children = [];
}
$this->children[self::getAsciiValue($char)] = $node;
}
function isChild($char) {
return isset($this->children[self::getAsciiValue($char)]);
}
function getChild($char) {
return $this->children[self::getAsciiValue($char)];
}
function isLeaf() {
return empty($this->children);
}
}
class Trie {
/* root TrieNode stores the first characters */
private $root;
function __construct() {
$this->root = new TrieNode(-1, []);
}
function insert($string, $weight) {
$currentNode = $this->root;
$l = strlen($string);
for ($i = 0; $i < $l; $i++) {
$char = $string[$i];
if(!$currentNode->isChild($char)) {
$n = new TrieNode($weight, null);
$currentNode->addChild($char, $n);
}
$currentNode->weight = max($weight, $currentNode->weight);
$currentNode = $currentNode->getChild($char);
}
}
function getNode($string) {
$currentNode = $this->root;
if (empty($currentNode) || !isset($currentNode)) {
return null;
}
$l = strlen($string);
for ($i = 0; $i < $l; $i++) {
$char = $string[$i];
if (empty($currentNode) || $currentNode->isLeaf() || !$currentNode->isChild($char)) {
return null;
}
$currentNode = $currentNode->getChild($char);
if (empty($currentNode)) {
return null;
}
}
return $currentNode;
}
function getWeight($string) {
$node = $this->getNode($string);
return is_null($node) ? -1 : $node->weight;
}
}
$trie = new Trie();
//$handle = fopen('test.txt', 'r');
$handle = STDIN; // <- this is for the online judge
list($n, $q) = fscanf($handle, "%d %d");
for ($i = 0; $i < $n; $i++) { // insert data
list($s, $weight) = fscanf($handle, "%s %d");
$trie->insert($s, $weight);
}
for ($i = 0; $i < $q; $i++) { // query data
$query = trim(strval(fgets($handle)));
echo $trie->getWeight($query) . PHP_EOL;
}
fclose($handle);
Я постараюсь добавить еще несколько проверок, чтобы уменьшить циклы вычислений, выполняемые этой программой.