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递归更新树形结构中特定节点及其祖先的数值

霞舞

霞舞

发布时间:2025-09-15 14:25:01

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来源于php中文网

原创

递归更新树形结构中特定节点及其祖先的数值

本教程详细介绍了如何在JavaScript中实现一个递归函数,用于更新树形数据结构中指定节点及其所有上级祖先(但不包括根节点)的curr属性值。通过深度参数和布尔返回值,该方法能够精确地定位目标节点,并沿路径向上逐级递增相关数值,确保数据的一致性更新。

1. 问题背景与数据结构

在许多应用场景中,我们经常会遇到需要处理树形或层级结构的数据。例如,一个多级分类系统、组织架构或文件目录。本教程关注的是一个典型的JavaScript对象数组表示的树形结构,其每个节点都包含以下关键属性:

  • key: 节点的唯一标识符,在整个树中是独一无二的。
  • name: 节点的名称。
  • curr: 当前值,需要被更新的属性。
  • total: 总值。
  • nodes: 一个数组,包含当前节点的子节点。

以下是一个示例数据结构:

const data = [
  {
    key: "id1",
    name: "Category 1",
    curr: 0,
    total: 0,
    nodes: [
      {
        key: "id2",
        name: "Applications",
        curr: 20,
        total: 30,
        nodes: [
          {
            key: "id3",
            name: "Gaming",
            curr: 5,
            total: 10,
            nodes: []
          },
          {
            key: "id4",
            name: "Operating System",
            curr: 15,
            total: 20,
            nodes: []
          }
        ]
      }
    ]
  },
  {
    key: "id5",
    name: "Category 2",
    curr: 0,
    total: 0,
    nodes: [
      {
        key: "id6",
        name: "Sub Category",
        curr: 12,
        total: 48,
        nodes: [
          {
            key: "id7",
            name: "Inside Sub",
            curr: 12,
            total: 48,
            nodes: []
          }
        ]
      }
    ]
  },
  {
    key: "id8",
    name: "Last One",
    curr: 0,
    total: 0,
    nodes: []
  }
];

我们的目标是编写一个函数,接收这个数据数组和一个key值。当找到与key匹配的节点时,不仅要递增该节点的curr值,还要沿着其父节点链向上,递增所有祖先节点的curr值,但不包括最顶层(根级别,即data数组中的直接元素)的节点

例如,如果传入key为 "id4",那么"id4"节点及其父节点"id2"的curr值都应该递增1。而"id1"作为根级别节点,其curr值不应改变。

2. 解决方案:递归遍历与状态回溯

要实现上述功能,我们需要一个能够深度遍历树结构,并在找到目标节点后,将“更新”状态回溯给其父节点的机制。同时,还需要一个方法来区分根节点和其他节点,以避免更新根节点的curr值。

核心思路如下:

  1. 递归函数设计:创建一个递归函数,接收当前节点数组、目标key和当前节点的深度(或层级)。
  2. 深度参数:使用一个depth参数来跟踪当前遍历到的节点所处的层级。根节点(data数组中的元素)的depth为0,其子节点的depth为1,依此类推。
  3. 状态回溯:递归函数在遍历时,如果发现当前节点是目标节点,或者其任何子节点(通过递归调用)是目标节点,则返回true,表示“更新已发生或将在当前子树中发生”。
  4. 条件递增:当一个节点被告知其子树中发生了更新(即子递归调用返回true)时,它会检查自己的depth。如果depth > 0(即不是根节点),则递增自己的curr值。

3. 实现代码

以下是实现上述逻辑的JavaScript函数:

/**
 * 递归更新树形结构中指定节点及其祖先的curr值。
 *
 * @param {Array} nodes 当前层级的节点数组。
 * @param {string} key 目标节点的唯一标识符。
 * @param {number} depth 当前递归的深度,根节点为0。
 * @returns {boolean} 如果当前节点或其子节点被更新,则返回true;否则返回false。
 */
function updateNodeAndParentsRecursively(nodes, key, depth = 0) {
    // 遍历当前层级的所有节点
    for (let node of nodes) {
        // 检查当前节点是否是目标节点,或者其子节点(通过递归调用)是否是目标节点
        // 使用 ?? [] 确保即使 node.nodes 为 null/undefined 也能安全调用
        if (node.key === key || updateNodeAndParentsRecursively(node.nodes ?? [], key, depth + 1)) {
            // 如果当前节点或其子树中发生了更新
            // 并且当前节点不是根级别节点(depth > 0),则递增其curr值
            if (depth > 0) {
                node.curr++;
            }
            // 返回 true,向上级节点传递更新状态
            return true;
        }
    }
    // 如果遍历完当前层级所有节点及其子树,都没有找到目标节点或发生更新,则返回 false
    return false;
}

4. 代码解析

  1. updateNodeAndParentsRecursively(nodes, key, depth = 0)

    Digram
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    • nodes: 当前正在处理的节点数组。在初始调用时,它是整个data数组。
    • key: 我们要查找并更新的节点的key。
    • depth = 0: 这是一个可选参数,用于跟踪当前节点在树中的深度。顶层节点(data数组的直接子项)的深度为0,它们的子节点深度为1,依此类推。这个参数是控制“不更新根节点”的关键。
  2. for (let node of nodes)

    • 遍历当前nodes数组中的每一个节点。
  3. if (node.key === key || updateNodeAndParentsRecursively(node.nodes ?? [], key, depth + 1))

    • 这是判断是否需要更新的关键条件。它包含两部分,用逻辑或||连接:
      • node.key === key: 检查当前节点是否就是我们要找的目标节点。如果是,那么这个条件为true。
      • updateNodeAndParentsRecursively(node.nodes ?? [], key, depth + 1): 递归调用自身,处理当前节点的子节点。
        • node.nodes ?? []: 使用空值合并运算符??,确保如果node.nodes是null或undefined,它会退化为空数组[],防止在没有子节点时出错。
        • depth + 1: 在递归调用时,深度加1,表示进入下一层级。
        • 这个递归调用的返回值(true或false)表示在当前节点的子树中是否找到了目标节点并进行了更新。
    • 如果上述任一条件为true,说明在当前节点或其子树中找到了目标节点。
  4. if (depth > 0) { node.curr++; }

    • 这是实现“不更新根节点”的关键逻辑。
    • 如果depth大于0,说明当前节点不是最顶层的节点(即它有父节点),此时才递增其curr值。
    • 如果depth为0,说明当前节点是最顶层节点,即使其子树中发生了更新,它的curr值也不会被修改。
  5. return true;

    • 如果当前节点或其子树中发生了更新,函数立即返回true。这个true会向上级调用传递,告知其父节点也需要考虑更新。
  6. return false;

    • 如果for循环结束后,没有找到目标节点,也没有任何子节点返回true,则说明在当前节点及其整个子树中都没有发生更新,函数返回false。

5. 使用示例

现在我们来演示如何使用这个函数。

// 原始数据
const data = [
  {
    key: "id1",
    name: "Category 1",
    curr: 0,
    total: 0,
    nodes: [
      {
        key: "id2",
        name: "Applications",
        curr: 20,
        total: 30,
        nodes: [
          {
            key: "id3",
            name: "Gaming",
            curr: 5,
            total: 10,
            nodes: []
          },
          {
            key: "id4",
            name: "Operating System",
            curr: 15,
            total: 20,
            nodes: []
          }
        ]
      }
    ]
  },
  {
    key: "id5",
    name: "Category 2",
    curr: 0,
    total: 0,
    nodes: [
      {
        key: "id6",
        name: "Sub Category",
        curr: 12,
        total: 48,
        nodes: [
          {
            key: "id7",
            name: "Inside Sub",
            curr: 12,
            total: 48,
            nodes: []
          }
        ]
      }
    ]
  },
  {
    key: "id8",
    name: "Last One",
    curr: 0,
    total: 0,
    nodes: []
  }
];

// 调用函数更新 'id4'
console.log("--- 更新 'id4' 之前 ---");
console.log(JSON.stringify(data, null, 2));

updateNodeAndParentsRecursively(data, 'id4');

console.log("\n--- 更新 'id4' 之后 ---");
console.log(JSON.stringify(data, null, 2));

/*
预期输出(部分关键节点):
...
  {
    key: "id1",
    name: "Category 1",
    curr: 0, // 保持不变,因为是根节点
    total: 0,
    nodes: [
      {
        key: "id2",
        name: "Applications",
        curr: 21, // 从20递增到21
        total: 30,
        nodes: [
          // ...
          {
            key: "id4",
            name: "Operating System",
            curr: 16, // 从15递增到16
            total: 20,
            nodes: []
          }
        ]
      }
    ]
  },
...
*/

// 再次调用函数更新 'id7'
console.log("\n--- 再次更新 'id7' 之前 ---");
console.log(JSON.stringify(data, null, 2));

updateNodeAndParentsRecursively(data, 'id7');

console.log("\n--- 再次更新 'id7' 之后 ---");
console.log(JSON.stringify(data, null, 2));

/*
预期输出(部分关键节点):
...
  {
    key: "id5",
    name: "Category 2",
    curr: 0, // 保持不变,因为是根节点
    total: 0,
    nodes: [
      {
        key: "id6",
        name: "Sub Category",
        curr: 13, // 从12递增到13
        total: 48,
        nodes: [
          {
            key: "id7",
            name: "Inside Sub",
            curr: 13, // 从12递增到13
            total: 48,
            nodes: []
          }
        ]
      }
    ]
  },
...
*/

6. 注意事项与总结

  • 原地修改:此函数会直接修改传入的data数组。如果需要保留原始数据,应在调用前对数据进行深拷贝。
  • 性能:对于非常深或非常宽的树结构,递归调用可能会导致栈溢出。在JavaScript中,通常递归深度限制在几千层。对于极大的树,可能需要考虑迭代实现。
  • 错误处理:本实现假设key是唯一的且一定能找到。如果key可能不存在,函数会返回false,但不会抛出错误。可以根据需求添加更健壮的错误处理机制。
  • 灵活性:通过调整depth参数的判断条件,可以轻松修改哪些层级的节点应该被更新。例如,如果想更新所有层级(包括根节点),只需移除if (depth > 0)的条件即可。

通过这种递归与状态回溯结合的方法,我们能够优雅且高效地解决在树形结构中,根据特定节点更新其自身及其所有指定祖先节点属性的问题,同时灵活控制更新的范围。

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