トライ木とは
トライ木（Trie）とは、文字列を効率的に検索・格納するためのデータ構造です。プレフィックス木（Prefix Tree）や基数木（Radix Tree）とも呼ばれます。トライ木は、文字列の各文字をノードとして木構造で表現し、共通の接頭辞（プレフィックス）を持つ文字列を共有することで、メモリ使用量の削減と高速な検索を実現します。
トライ木の構造
トライ木は、以下のような構造を持ちます。
- 根ノード: 空の文字列を表します。
- 子ノード: 各ノードは、次の文字に対応する子ノードを持ちます。
- 終端ノード: 文字列の終端を表すノードには、終端を示すフラグや、文字列に関連付けられた値を格納します。
例えば、「apple」、「application」、「apply」という3つの文字列をトライ木で表現すると、以下のようになります。
(root)
/ \
a ...
/
p
/ \
p p
/ \
l l
| y
e |
i
|
c
|
a
|
t
|
i
|
o
|
n
トライ木の特徴
- 高速な検索: 文字列の検索は、文字列の長さに比例する時間で実行できます。
- 接頭辞検索: 特定の接頭辞を持つ文字列を効率的に検索できます。
- メモリ効率: 共通の接頭辞を共有することで、メモリ使用量を削減できます。
トライ木の応用例
トライ木は、様々な分野で応用されています。
- 辞書検索: 単語の検索やオートコンプリート機能に利用されます。
- スペルチェック: 単語のスペルミスを検出し、修正候補を提示するために利用されます。
- IPルーティング: IPアドレスのルーティングテーブルを格納するために利用されます。
- データベースのインデックス: 文字列型のデータを効率的に検索するために利用されます。
トライ木の実装
トライ木は、プログラミング言語によって様々な方法で実装できます。一般的には、ノードをクラスや構造体で表現し、子ノードへのポインタや参照を格納します。
トライ木は、文字列処理において非常に有用なデータ構造です。高速な検索とメモリ効率の良さから、様々な分野で活用されています。
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