解析左右值无限分类的实现算法

一、引言
产品分类,多级的树状结构的论坛,邮件列表等许多地方我们都会遇到这样的问题:如何存储多级结构的数据?在PHP的应用中,提供后台数据存储的通常是关系型数据库,它能够保存大量的数据,提供高效的数据检索和更新服务。然而关系型数据的基本形式是纵横交错的表,是一个平面的结构,如果要将多级树状结构存储在关系型数据库里就需要进行合理的翻译工作。接下来我会将自己的所见所闻和一些实用的经验和大家探讨一下:
层级结构的数据保存在平面的数据库中基本上有两种常用设计方法:
    * 毗邻目录模式(adjacency list model)
    * 预排序遍历树算法(modified preorder tree traversal algorithm)
我不是计算机专业的,也没有学过什么数据结构的东西,所以这两个名字都是我自己按照字面的意思翻的,如果说错了还请多多指教。这两个东西听着好像很吓人,其实非常容易理解。

二、模型
这里我用一个简单食品目录作为我们的示例数据。
我们的数据结构是这样的,以下是代码:


复制代码 代码如下:

Food

|---Fruit

|    |---Red

|    |    |--Cherry

|    +---Yellow

|          +--Banana

+---Meat
      |--Beef
      +--Pork

为了照顾那些英文一塌糊涂的PHP爱好者


复制代码 代码如下:

Food  : 食物
Fruit : 水果
Red   : 红色
Cherry: 樱桃
Yellow: 黄色
Banana: 香蕉
Meat  : 肉类
Beef  : 牛肉
Pork  : 猪肉

三、实现
1、毗邻目录模式(adjacency list model)
这种模式我们经常用到,很多的教程和书中也介绍过。我们通过给每个节点增加一个属性 parent 来表示这个节点的父节点从而将整个树状结构通过平面的表描述出来。根据这个原则,例子中的数据可以转化成如下的表:
以下是代码:


复制代码 代码如下:

+-----------------------+
|   parent |    name    |
+-----------------------+
|          |    Food    |
|   Food   |   Fruit    |
|   Fruit  |    Green   |
|   Green  |    Pear    |
|   Fruit  |    Red     |
|   Red    |    Cherry  |
|   Fruit  |    Yellow  |
|   Yellow |    Banana  |
|   Food   |    Meat    |
|   Meat   |    Beef    |
|   Meat   |    Pork    |
+-----------------------+

我们看到 Pear 是Green的一个子节点,Green是Fruit的一个子节点。而根节点'Food'没有父节点。 为了简单地描述这个问题,这个例子中只用了name来表示一个记录。 在实际的数据库中,你需要用数字的id来标示每个节点,数据库的表结构大概应该像这样:id, parent_id, name, descrīption。
有了这样的表我们就可以通过数据库保存整个多级树状结构了。
显示多级树,如果我们需要显示这样的一个多级结构需要一个递归函数。
以下是代码:


复制代码 代码如下:

<?php
// $parent is the parent of the children we want to see
// $level is increased when we go deeper into the tree,
//        used to display a nice indented tree
function display_children($parent, $level) {
    // 获得一个 父节点 $parent 的所有子节点
    $result = mysql_query("
        SELECT name
        FROM tree
        WHERE parent = '" . $parent . "'
        ;"
    );
    // 显示每个子节点
    while ($row = mysql_fetch_array($result)) {
        // 缩进显示节点名称
        echo str_repeat('  ', $level) . $row['name'] . "\n";
        //再次调用这个函数显示子节点的子节点
        display_children($row['name'], $level+1);
    }
}
?>

对整个结构的根节点(Food)使用这个函数就可以打印出整个多级树结构,由于Food是根节点它的父节点是空的,所以这样调用: display_children('',0)。将显示整个树的内容:


复制代码 代码如下:

Food
    Fruit
        Red
            Cherry
        Yellow
            Banana
    Meat
        Beef
        Pork

如果你只想显示整个结构中的一部分,比如说水果部分,就可以这样调用:display_children('Fruit',0);
几乎使用同样的方法我们可以知道从根节点到任意节点的路径。比如 Cherry 的路径是 "Food >; Fruit >; Red"。 为了得到这样的一个路径我们需要从最深的一级"Cherry"开始, 查询得到它的父节点"Red"把它添加到路径中,然后我们再查询Red的父节点并把它也添加到路径中,以此类推直到最高层的"Food",以下是代码:


复制代码 代码如下:

<?php
// $node 是那个最深的节点
function get_path($node) {
    // 查询这个节点的父节点
    $result = mysql_query("
        SELECT parent
        FROM tree
        WHERE name = '" . $node ."'
        ;"
    );
    $row = mysql_fetch_array($result);
    // 用一个数组保存路径
    $path = array();
    // 如果不是根节点则继续向上查询
    // (根节点没有父节点)
    if ($row['parent'] != '') {
        // the last part of the path to $node, is the name
        // of the parent of $node
        $path[] = $row['parent'];
        // we should add the path to the parent of this node
        // to the path
        $path = array_merge(get_path($row['parent']), $path);
    }
    // return the path
    return $path;
}
?>;

如果对"Cherry"使用这个函数:print_r(get_path('Cherry')),就会得到这样的一个数组了:


复制代码 代码如下:

Array (
    [0] => Food
    [1] => Fruit
    [2] => Red
)

接下来如何把它打印成你希望的格式,就是你的事情了。
缺点:
这种方法很简单,容易理解,好上手。但是也有一些缺点。主要是因为运行速度很慢,由于得到每个节点都需要进行数据库查询,数据量大的时候要进行很多查询才能完成一个树。另外由于要进行递归运算,递归的每一级都需要占用一些内存所以在空间利用上效率也比较低。

2、预排序遍历树算法
现在让我们看一看另外一种不使用递归计算,更加快速的方法,这就是预排序遍历树算法(modified preorder tree traversal algorithm)
这种方法大家可能接触的比较少,初次使用也不像上面的方法容易理解,但是由于这种方法不使用递归查询算法,有更高的查询效率。

我们首先将多级数据按照下面的方式画在纸上,在根节点Food的左侧写上 1 然后沿着这个树继续向下 在 Fruit 的左侧写上 2 然后继续前进,沿着整个树的边缘给每一个节点都标上左侧和右侧的数字。最后一个数字是标在Food 右侧的 18。在下面的这张图中你可以看到整个标好了数字的多级结构。(没有看懂?用你的手指指着数字从1数到18就明白怎么回事了。还不明白,再数一遍,注意移动你的手指)。
这些数字标明了各个节点之间的关系,"Red"的号是3和6,它是 "Food" 1-18 的子孙节点。 同样,我们可以看到 所有左值大于2和右值小于11的节点 都是"Fruit" 2-11 的子孙节点
以下是代码:


复制代码 代码如下:

1 Food 18

+------------------------------+

2 Fruit 11                     12 Meat 17

+-------------+                 +------------+

3 Red 6      7 Yellow 10       13 Beef 14   15 Pork 16

4 Cherry 5    8 Banana 9

这样整个树状结构可以通过左右值来存储到数据库中。继续之前,我们看一看下面整理过的数据表。
以下是代码:


复制代码 代码如下:

+----------+------------+-----+-----+
|  parent  |    name    | lft | rgt |
+----------+------------+-----+-----+
|          |    Food    | 1   | 18  |
|   Food   |   Fruit    | 2   | 11  |
|   Fruit  |    Red     | 3   |  6  |
|   Red    |    Cherry  | 4   |  5  |
|   Fruit  |    Yellow  | 7   | 10  |
|   Yellow |    Banana  | 8   |  9  |
|   Food   |    Meat    | 12  | 17  |
|   Meat   |    Beef    | 13  | 14  |
|   Meat   |    Pork    | 15  | 16  |
+----------+------------+-----+-----+

注意:由于"left"和"right"在 SQL中有特殊的意义,所以我们需要用"lft"和"rgt"来表示左右字段。 另外这种结构中不再需要"parent"字段来表示树状结构。也就是 说下面这样的表结构就足够了。
以下是代码:


复制代码 代码如下:

+------------+-----+-----+
|    name    | lft | rgt |
+------------+-----+-----+
|    Food    | 1   | 18  |
|    Fruit   | 2   | 11  |
|    Red     | 3   |  6  |
|    Cherry  | 4   |  5  |
|    Yellow  | 7   | 10  |
|    Banana  | 8   |  9  |
|    Meat    | 12  | 17  |
|    Beef    | 13  | 14  |
|    Pork    | 15  | 16  |
+------------+-----+-----+

好了我们现在可以从数据库中获取数据了,例如我们需要得到"Fruit"项下的所有所有节点就可以这样写查询语句:


复制代码 代码如下:

SELECT * FROM tree WHERE lft BETWEEN 2 AND 11;

这个查询得到了以下的结果。
以下是代码:


复制代码 代码如下:

+------------+-----+-----+
|    name    | lft | rgt |
+------------+-----+-----+
|    Fruit   | 2   | 11  |
|    Red     | 3   |  6  |
|    Cherry  | 4   |  5  |
|    Yellow  | 7   | 10  |
|    Banana  | 8   |  9  |
+------------+-----+-----+

看到了吧,只要一个查询就可以得到所有这些节点。为了能够像上面的递归函数那样显示整个树状结构,我们还需要对这样的查询进行排序。用节点的左值进行排序:


复制代码 代码如下:

SELECT * FROM tree WHERE lft BETWEEN 2 AND 11 ORDER BY lft ASC;

剩下的问题如何显示层级的缩进了。
以下是代码:


复制代码 代码如下:

<?php
function display_tree($root) {
    // 得到根节点的左右值
    $result = mysql_query("
        SELECT lft, rgt
        FROM tree
        WHERE name = '" . $root . "'
        ;"
    );
    $row = mysql_fetch_array($result);
    // 准备一个空的右值堆栈
    $right = array();
    // 获得根基点的所有子孙节点
    $result = mysql_query("
        SELECT name, lft, rgt
        FROM tree
        WHERE lft BETWEEN '" . $row['lft'] . "' AND '" . $row['rgt'] ."'
        ORDER BY lft ASC
        ;"
    );
    // 显示每一行
    while ($row = mysql_fetch_array($result)) {
        // only check stack if there is one
        if (count($right) > 0) {
            // 检查我们是否应该将节点移出堆栈
            while ($right[count($right) - 1] < $row['rgt']) {
                array_pop($right);
            }
        }
        // 缩进显示节点的名称
        echo str_repeat('  ',count($right)) . $row['name'] . "\n";
        // 将这个节点加入到堆栈中
        $right[] = $row['rgt'];
    }
}
?>

如果你运行一下以上的函数就会得到和递归函数一样的结果。只是我们的这个新的函数可能会更快一些,因为只有2次数据库查询。
要获知一个节点的路径就更简单了,如果我们想知道Cherry 的路径就利用它的左右值4和5来做一个查询。


复制代码 代码如下:

SELECT name FROM tree WHERE lft < 4 AND rgt >; 5 ORDER BY lft ASC;

这样就会得到以下的结果:
以下是代码:


复制代码 代码如下:

+------------+
|    name    |
+------------+
|    Food    |
|    Fruit   |
|    Red     |
+------------+

那么某个节点到底有多少子孙节点呢?很简单,子孙总数=(右值-左值-1)/2


复制代码 代码如下:

descendants = (right – left - 1) / 2

不相信?自己算一算啦。
用这个简单的公式,我们可以很快的算出"Fruit 2-11"节点有4个子孙节点,而"Banana 8-9"节点没有子孙节点,也就是说它不是一个父节点了。
很神奇吧?虽然我已经多次用过这个方法,但是每次这样做的时候还是感到很神奇。
这的确是个很好的办法,但是有什么办法能够帮我们建立这样有左右值的数据表呢?这里再介绍一个函数给大家,这个函数可以将name和parent结构的表自动转换成带有左右值的数据表。
以下是代码:


复制代码 代码如下:

<?php
function rebuild_tree($parent, $left) {
    // the right value of this node is the left value + 1
    $right = $left+1;
    // get all children of this node
    $result = mysql_query("
        SELECT name
        FROM tree
        WHERE parent = '" . $parent . "'
        ;"
    );
    while ($row = mysql_fetch_array($result)) {
        // recursive execution of this function for each
        // child of this node
        // $right is the current right value, which is
        // incremented by the rebuild_tree function
        $right = rebuild_tree($row['name'], $right);
    }
    // we've got the left value, and now that we've processed
    // the children of this node we also know the right value
    mysql_query("
        UPDATE tree
        SET
            lft = '" . $left . "',
            rgt= '" . $right . "'
        WHERE name = '" . $parent . "'
        ;"
    );
    // return the right value of this node + 1
    return $right + 1;
}
?>

当然这个函数是一个递归函数,我们需要从根节点开始运行这个函数来重建一个带有左右值的树


复制代码 代码如下:

rebuild_tree('Food',1);

这个函数看上去有些复杂,但是它的作用和手工对表进行编号一样,就是将立体多层结构的转换成一个带有左右值的数据表。
那么对于这样的结构我们该如何增加,更新和删除一个节点呢?
增加一个节点一般有两种方法:
第一种,保留原有的name 和parent结构,用老方法向数据中添加数据,每增加一条数据以后使用rebuild_tree函数对整个结构重新进行一次编号。
第二种,效率更高的办法是改变所有位于新节点右侧的数值。举例来说:我们想增加一种新的水果"Strawberry"(草莓)它将成为"Red"节点的最后一个子节点。首先我们需要为它腾出一些空间。"Red"的右值应当从6改成8,"Yellow 7-10 "的左右值则应当改成 9-12。依次类推我们可以得知,如果要给新的值腾出空间需要给所有左右值大于5的节点 (5 是"Red"最后一个子节点的右值) 加上2。所以我们这样进行数据库操作:


复制代码 代码如下:

UPDATE tree SET rgt = rgt + 2 WHERE rgt > 5;
UPDATE tree SET lft = lft + 2 WHERE lft > 5;

这样就为新插入的值腾出了空间,现在可以在腾出的空间里建立一个新的数据节点了, 它的左右值分别是6和7


复制代码 代码如下:

INSERT INTO tree SET lft=6, rgt=7, name='Strawberry';

再做一次查询看看吧!怎么样?很快吧。

四、结语
好了,现在你可以用两种不同的方法设计你的多级数据库结构了,采用何种方式完全取决于你个人的判断,但是对于层次多数量大的结构我更喜欢第二种方法。如果查询量较小但是需要频繁添加和更新的数据,则第一种方法更为简便。
另外,如果数据库支持的话 你还可以将rebuild_tree()和 腾出空间的操作写成数据库端的触发器函数, 在插入和更新的时候自动执行, 这样可以得到更好的运行效率, 而且你添加新节点的SQL语句会变得更加简单。

时间: 2013-06-19

PHP 循环删除无限分类子节点的实现代码

复制代码 代码如下: <?php    private  function _deleteSubNode($ids){ $subNodes = array();        $mod = D('Node');        foreach (explode ( ',', $ids ) as $k){            $res = $this->_getSubNode($k,$subNodes[$k],$mod);  //获取子节点            if(!empty($res[0

asp.net 无限分类第1/3页

1.递归函数 //  '递归遍历自建目录树============================================================================= private void ShowDir(string sZml,string sIndex)   {    System.Data.SqlClient.SqlConnection sqlCon=new System.Data.SqlClient.SqlConnection(connectionStr

PHP 无限分类三种方式 非函数的递归调用!

php无限分类大致有三种方式, 1.数据库通过设置父类ID来进行唯一索引,然后使用函数的递归调用实现无限分类: 2.数据库设计通过特定格式进行排列,然后使用mysql查询关键函数:concat.程序实现比较简单: 3.第三种不是太了解, 好像要使用到算法和数据结构进行排列. 今天我主要分享下第二种方式,一开始也是找了很多资料,确实比较难理解.不过最终还是给搞明白了,因此记下随笔,希望通过这篇文章能够帮助到大家. 一.数据库设计: 复制代码 代码如下: -- -- Table structure

解析thinkphp的左右值无限分类

以前一直使用父子无限分类,这种分类结构清晰,使用也简单.但若分类数量很大的话,在查询上性能不佳.比如在做导航菜单中,我要根据某一分类查询出整个分类树的话(祖辈).性能消耗是非常大的,要么做递归,要么做多次查询.故,对于分类的数据量很大的情况,我推荐使用左右值,以减少查询上的麻烦. 复制代码 代码如下: _id    /**         +----------------------------------------------------------         * 构造函数     

帖几个PHP的无限分类实现想法~

1.做网站的一般都会遇到处理分类的问题, 偶来帖几个处理无限分类的例子数据库的结构很简单: id, fatcher_id, name, ...... 这样的设计短小精悍,完全满足3NF..可以完全绝大多数要求,OK,让偶们看看这种数据库结构下的程序实现. 1.递归查询数据库 最要命的做法~也是最好实现的做法 类别1 类别1.1 类别1.1.1 类别1.2 类别2 类别2.1 类别3 类别3.1 类别3.2 ...... 为了生成这样的目录结构,程序递归一次就查询一次数据库,在您任何涉及分类的地方

自己前几天写的无限分类类

前一周写的吧,使用中效果还不错. 主要思想来自:http://www.phpobject.net/b...[url=http://www.phpobject.net/blog/read.php?49][/url] 这里就不多解释原理了,直接发代码. PS:这里代码是不能直接使用的,必须结合我的一些其他库类.应该说思想才是最重要的,这里主要提供一种分类的思路. 复制代码 代码如下: <?  /**  --   -- 表的结构 `daxue8_category`  -- CREATE TABLE `

基于php无限分类的深入理解

无限分类是实际开发中经常用到的一种数据结构,一般我们称之为树形结构.题设:类似淘宝的商品分类,可以在任意分类设置其子类. 一.创建`type`数据表`id` 自增长`fid` int(11) 默认(0) ,父节点id`name` varchar(50),分类名称 复制代码 代码如下: CREATE TABLE `type` (  `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,  `fid` int(11) NOT NULL DEFAULT '0',  `name` v

php无限分类且支持输出树状图的详细介绍

复制代码 代码如下: <?php/*** 通用的树型类,可以生成任何树型结构*/class tree{    /**    * 生成树型结构所需要的2维数组    * @var array    */    var $arr = array(); /**    * 生成树型结构所需修饰符号,可以换成图片    * @var array    */    var $icon = array('│','├','└'); /**    * @access private    */    var $r

PHP无限分类代码,支持数组格式化、直接输出菜单两种方式

复制代码 代码如下: <?php /** +------------------------------------------------ * 通用的树型类 +------------------------------------------------ * @author yangyunzhou@foxmail.com +------------------------------------------------ * @date 2010年11月23日10:09:31 +-------

php 无限分类的树类代码

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php用数组返回无限分类的列表数据的代码

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http://dev.mysql.com/tech-resources/articles/hierarchical-data.html By Mike Hillyer Introduction Most users at one time or another have dealt with hierarchical data in a SQL database and no doubt learned that the management of hierarchical data is no

一个很简单的无限分类树实现代码

简单树形 * {margin:0px; padding:0px;} #categoryTree {margin:0px; padding:0px;} #categoryTree ul {display:none; margin:0px;margin-left:5px; padding:0px 0px 0px 15px;} #categoryTree span {cursor:pointer;} window.onload = function() { var cate = document.ge

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PHP无限分类(树形类)的深入分析

PHP无限分类,Google一下就能找到很多相关资料,思路比较拉风的,也是用得比较多的就是分类表至少有id,pid,name三个字段,id自增表分类,pid为父分类,name为分类名,这样就构成了一棵树,如下,算是我查询分类表得到的结果集. 复制代码 代码如下: <?php//模拟PHP无限分类查询结果return array(    array(        'id'=>1,        'pid'=>0,        'name'=>'主页'    ),    array

比较简单实用的PHP无限分类源码分享(思路不错)

下面一段代码是创建相应数据库的sql代码: 复制代码 代码如下: //////////////   //////无限分类的数据库设计及样例   //////////////   mysql> create database db_kind;   Query OK, 1 row affected mysql> use db_kind;   Database changed   mysql> create table tb_kind(     -> id int not null au

删除无限分类并同时删除它下面的所有子分类的方法

复制代码 代码如下: $act = isset ($_GET['act']) ? trim ($_GET['act']) : "; if ($act == 'del') { $sort_id = isset ($_GET['id']) ? intval($_GET['id']) : '0' ; $sort_ids = $sort_id; $childrenIds = getChildrenIds ($sort_id); if (!empty ($childrenIds)) { $sort_ids

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我们要做一个商品的无限分类首先数据库字段为:id ----------商品主键idfid ---------- 商品父idname ---------- 商品名最后输出的数组格式为 复制代码 代码如下: <PRE class=php name="code"><PRE class=php name="code">array( 0=>array(  'id'=>1,  'fid'=>0,  'name'=>'法国货'  '

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