[LeetCode] 208 Implement Trie (Prefix Tree)

Description

A trie (pronounced as "try") or prefix tree is a tree data structure used to efficiently store and retrieve keys in a dataset of strings. There are various applications of this data structure, such as autocomplete and spellchecker.

Implement the Trie class:

• Trie() Initializes the trie object.
• void insert(String word) Inserts the string word into the trie.
• boolean search(String word) Returns true if the string word is in the trie (i.e., was inserted before), and false otherwise.
• boolean startsWith(String prefix) Returns true if there is a previously inserted string word that has the prefix prefix, and false otherwise.

Example 1:

Input
["Trie", "insert", "search", "search", "startsWith", "insert", "search"][], ["apple"], ["apple"], ["app"], ["app"], ["app"], ["app"]]

Output
[null, null, true, false, true, null, true]

Explanation
Trie trie = new Trie();
trie.insert("apple");
trie.search("apple"); // return True
trie.search("app"); // return False
trie.startsWith("app"); // return True
trie.insert("app");
trie.search("app"); // return True

Constraints:

• 1 <= word.length, prefix.length <= 2000
• word and prefix consist only of lowercase English letters.
• At most 3 * 10^4 calls in total will be made to insert, search, and startsWith.

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풀이

기본적인 트라이를 생성하고, 삽입, 검색, 접두사 찾기를 만드는 문제이다.
우선 트라이와 트라이 안에 들어갈 노드 클래스를 만들어준다.

트라이 노드

• 자식노드를 적어둘 맵(Map)을 만든다.
• 해당 단어가 끝임을 표현하기 위한 isEnd를 만든다.
  
  
• 생성자 - 처음 노드가 생길 때 자식을 표현할 해시맵을 새로 만들어준다.
• 현재 노드의 자식 맵을 반환 할 getChildren()을 만든다.
• 현재 노드가 끝임을 표현하기 위한 setEnd()를 만든다.
• 현재 노드가 끝인지를 반환하려고 isEnd()를 만든다.

트라이

• 루트노드를 선언해둔다.
  
  
• 생성자로 루트노드를 트라이노드로 만들어준다.
• insert
  • 루트의 자식맵을 가져온다.
  • 단어의 한 문자씩 본다.
  • 현재 단어를 한 문자씩 보는데, 현재 문자가 자식맵에 들어있는지 본다.
    들어있다면 현재 노드를 자식 노드로 변경한다.
    없다면 새로운 노드를 만들어주고 자식맵에 <현재문자, 새로운 노드>를 넣어준다.
    자식맵을 현재 노드의 자식 맵으로 변경한다.
    만약 현재 문자가 마지막 문자일 경우 노드의 끝을 .setEnd()로 설정해준다.
• search
  • 루트의 자식 맵을 가져온다.
  • 현재 문자가 들어있는지를 나타낼 flag를 만들고 true로 설정한다.
  • 새 노드를 만들어둔다.
  • 현재 단어를 한 문자씩 보는데, 현재 문자가 자식 맵에 들어있는지 본다.
    들어있다면 현재 노드를 자식 노드로 변경한다.
    자식 맵을 현재 노드의 자식 맵으로 변경한다.
    없다면 flag를 false로 바꿔주고 for문을 빠져나온다.
  • flag가 true이고 node가 끝일 때 찾았다고 할 수 있다.
    이 결과를 반환한다.
• startsWith
  - 루트의 자식 맵을 가져온다.
  - 현재 문자가 들어있는지를 나타낼 flag를 만들고 true로 설정한다.
  - 새 노드를 만들어둔다.
  - 현재 단어를 한 문자씩 보는데, 현재 문자가 자식 맵에 들어있는지 본다.
  들어있다면 현재 노드를 자식 노드로 변경한다. 자식 노드를 현재 노드의 자식 노드로 변경한다.
  없다면 flag를 false로 바꾸고 for문을 빠져나온다.
  - flag값을 반환한다.

  여기서는 앞부분만 같으면 뒷부분은 상관없기 때문에 flag만 true로 나오면 찾은 것이고, false라면 해당되는 단어가 없다는 뜻이라 search랑 비슷하나 조금은 다르다.

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코드

class Trie {
    private TrieNode root;

    /** Initialize your data structure here. */
    public Trie() {
        root = new TrieNode();
    }
    
    /** Inserts a word into the trie. */
    public void insert(String word) {
        Map<Character, TrieNode> children = root.getChildren();
        for (int i = 0; i < word.length(); i++) {
            char curLetter = word.charAt(i);
            TrieNode node;
            if (children.containsKey(curLetter)) {
                node = children.get(curLetter);
            } else {
                node = new TrieNode();
                children.put(curLetter, node);
            }
            children = node.getChildren();
            if (i == word.length() - 1) {
                node.setEnd();
            }
        }
    }
    
    /** Returns if the word is in the trie. */
    public boolean search(String word) {
        Map<Character, TrieNode> children = root.getChildren();
        boolean flag = true;
        TrieNode node = null;
        for (int i = 0; i < word.length(); i++) {
            char curLetter = word.charAt(i);
            if (children.containsKey(curLetter)) {
                node = children.get(curLetter);
                children = node.getChildren();
            } else {
                flag = false;
                break;
            }
        }
        return flag && node.isEnd();
    }
    
    /** Returns if there is any word in the trie that starts with the given prefix. */
    public boolean startsWith(String prefix) {
        Map<Character, TrieNode> children = root.getChildren();
        boolean flag = true;
        TrieNode node;
        for(int i = 0; i < prefix.length(); i++) {
            char curLetter = prefix.charAt(i);
            if (children.containsKey(curLetter)) {
                node = children.get(curLetter);
                children = node.getChildren();
            } else {
                flag = false;
                break;
            }
        }
        return flag;
    }
}

class TrieNode {
    private Map<Character, TrieNode> children;
    private boolean isEnd;
    
    public TrieNode() {
        children = new HashMap<>();
    }
    
    public Map<Character, TrieNode> getChildren() {
        return this.children;
    }
    
    public void setEnd() {
        this.isEnd = true;
    }
    
    public boolean isEnd() {
        return this.isEnd;
    }
}

/**
 * Your Trie object will be instantiated and called as such:
 * Trie obj = new Trie();
 * obj.insert(word);
 * boolean param_2 = obj.search(word);
 * boolean param_3 = obj.startsWith(prefix);
 */