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多级嵌套数据结构按层级统计总金额的递归实现

聖光之護

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发布时间:2025-10-08 13:25:19

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来源于php中文网

原创

多级嵌套数据结构按层级统计总金额的递归实现

本教程详细介绍了如何在具有多级嵌套关系的复杂数据结构中,准确地按层级统计每个层级的总金额。通过分析常见的错误方法,并提供一个高效的递归算法,演示了如何遍历树形结构,累加每个层级的存款总额,最终生成一个表示各层级总和的数组。

引言:理解多级嵌套数据结构与层级统计需求

在许多业务场景中,我们经常会遇到具有层级关系的数据,例如组织架构、推荐系统中的用户层级、或文件系统等。这些数据通常以嵌套的结构表示,其中每个节点可能包含子节点。本教程将以一个典型的用户推荐网络为例,讲解如何准确地统计每个层级用户的存款总额。

假设我们有一个用户体系,每个用户可能推荐多个下级用户,这些下级用户又可能继续推荐他们的下级,形成一个多达五层的层级结构。每个用户都有一个 deposit(存款)属性。我们的目标是计算并返回一个数组,其中每个元素代表对应层级的用户存款总和。例如,如果第一层总存款为300,第二层总存款为300,依此类推,最终结果应为 [300, 300, 300, 300]。

数据结构示例如下(为清晰起见,已简化部分字段):

[
    {
        "deposit": 100,
        "children": [
            {
                "deposit": 100,
                "children": [
                    {
                        "deposit": 100,
                        "children": [
                            { "deposit": 100 },
                            { "deposit": 100 },
                            { "deposit": 100 }
                        ]
                    },
                    { "deposit": 100, "children": [] },
                    { "deposit": 100, "children": [] }
                ]
            },
            { "deposit": 100, "children": [] },
            { "deposit": 100, "children": [] }
        ]
    },
    {
        "deposit": 100,
        "children": []
    },
    {
        "deposit": 0,
        "children": []
    }
]

在这个例子中,最外层的数组代表了第一层用户。每个用户对象可能包含一个 children 数组,代表其直接下级用户。

常见误区分析:为什么简单的递归累加不奏效?

初学者在处理此类问题时,常会尝试使用递归遍历,并直接将每个节点的存款推入一个结果数组。例如,以下代码片段展示了一个常见的错误思路:

const iterateOfChildrenDeposit = (
    children: Children[], // 这里的 children 实际上是当前层级的节点数组
    result: number[] = [],
): void => {
    children.forEach((node: Children) => {
        result.push(node.deposit); // 将每个节点的存款直接推入结果数组
        if (node.children) {
            iterateOfChildren(node.children, result); // 递归处理子节点
        }
    });
    // setUserDeposit(result); // 在 React 环境中可能这样更新状态
};

这段代码的问题在于,result.push(node.deposit) 操作会将所有层级的存款扁平化地添加到一个数组中。例如,如果第一层有3个用户,第二层有5个用户,它会先添加第一层的3个存款,然后递归进入第二层,再添加第二层的5个存款,最终得到的是一个包含所有用户存款的扁平数组,而不是按层级分组的总和数组,例如 [100, 100, 0, 100, 100, 100, 100, 100, 100]。这与我们期望的 [第一层总和, 第二层总和, ...] 的结果不符。

解决方案:基于广度优先思想的递归实现

要实现按层级统计总金额,我们需要一种机制来:

  1. 在处理当前层级时,累加其所有节点的存款。
  2. 同时收集当前层级所有节点的子节点,作为下一个层级进行处理。
  3. 在当前层级处理完毕后,将其总和记录下来,并递归处理收集到的下一层级节点。

这种方法本质上是一种广度优先遍历(BFS)的递归实现,确保了我们能够逐层处理数据。

以下是实现此功能的 JavaScript 递归函数

let hierarchicalData = [
    {
        "deposit": 100,
        "children": [
            {
                "deposit": 100,
                "children": [
                    {
                        "deposit": 100,
                        "children": [
                            { "deposit": 100 },
                            { "deposit": 100 },
                            { "deposit": 100 }
                        ]
                    },
                    { "deposit": 100, "children": [] },
                    { "deposit": 100, "children": [] }
                ]
            },
            { "deposit": 100, "children": [] },
            { "deposit": 100, "children": [] }
        ]
    },
    {
        "deposit": 100,
        "children": []
    },
    {
        "deposit": 0,
        "children": []
    }
];

let levelDepositsResult = []; // 用于存储最终结果的数组

/**
 * 递归函数,按层级计算存款总额
 * @param {Array} currentLevelNodes - 当前层级的节点数组
 * @param {Array} resultAccumulator - 用于累积各层级总额的结果数组
 */
function calculateLevelDeposits(currentLevelNodes, resultAccumulator) {
    let currentLevelTotal = 0; // 记录当前层级的存款总和
    let nextLevelChildren = []; // 收集所有子节点,作为下一个层级

    // 遍历当前层级的所有节点
    currentLevelNodes.forEach(node => {
        currentLevelTotal += node.deposit; // 累加当前节点的存款
        // 如果当前节点有子节点,则将其子节点添加到 nextLevelChildren 数组中
        if (node.children && node.children.length > 0) {
            nextLevelChildren = nextLevelChildren.concat(node.children);
        }
    });

    // 将当前层级的总金额添加到结果数组
    resultAccumulator.push(currentLevelTotal);

    // 如果存在下一层级的节点,则进行递归调用
    if (nextLevelChildren.length > 0) {
        calculateLevelDeposits(nextLevelChildren, resultAccumulator);
    }
    // 否则,递归结束
}

// 初始调用,传入最顶层节点数组和结果存储数组
calculateLevelDeposits(hierarchicalData, levelDepositsResult);
console.log(levelDepositsResult); // 期望输出: [200, 300, 300] (根据提供的示例数据)

代码详解:

GitHub Copilot
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下载
  1. calculateLevelDeposits(currentLevelNodes, resultAccumulator) 函数:

    • currentLevelNodes:此参数接收一个数组,包含当前正在处理的所有节点。在第一次调用时,它将是整个顶层数据数组。
    • resultAccumulator:这是一个引用,指向最终存储各层级总金额的数组。通过引用传递,递归调用可以在同一个数组上进行累加。
  2. currentLevelTotal 和 nextLevelChildren:

    • currentLevelTotal:在每次函数调用开始时被初始化为 0,用于累加当前 currentLevelNodes 中所有节点的 deposit 值。
    • nextLevelChildren:同样在每次调用开始时初始化为空数组,用于收集 currentLevelNodes 中所有节点的子节点。这些子节点将构成下一个递归调用的 currentLevelNodes。
  3. forEach 循环:

    • 遍历 currentLevelNodes 中的每一个节点。
    • currentLevelTotal += node.deposit;:将当前节点的存款累加到 currentLevelTotal。
    • if (node.children && node.children.length > 0) { ... }:检查当前节点是否有子节点。如果有,则使用 concat 方法将这些子节点添加到 nextLevelChildren 数组中。concat 是为了避免直接修改 node.children 并且能将所有子节点扁平化收集。
  4. resultAccumulator.push(currentLevelTotal);:

    • 在遍历完当前层级的所有节点并计算出 currentLevelTotal 后,将其推入 resultAccumulator 数组。此时,resultAccumulator 中就多了一个层级的总金额。
  5. 递归条件与终止:

    • if (nextLevelChildren.length > 0):这是一个关键的递归条件。只有当 nextLevelChildren 数组不为空(即存在下一层级的节点)时,才进行递归调用。
    • calculateLevelDeposits(nextLevelChildren, resultAccumulator);:将收集到的下一层级节点作为新的 currentLevelNodes,继续调用自身。
    • 如果 nextLevelChildren 为空,说明已经到达了最底层,不再有子节点需要处理,递归自然终止。

通过上述逻辑,该函数能够精确地按层级计算并存储存款总额。对于提供的 hierarchicalData 示例,其输出将是 [200, 300, 300],这与手动追踪数据结构所得结果一致。

注意事项与最佳实践

  1. 数据结构约定: 确保输入的数据结构符合预期,即每个节点对象包含 deposit 属性和可选的 children 数组。如果 children 属性可能缺失或为 null 而不是空数组,代码中的 if (node.children && node.children.length > 0) 判断可以很好地处理这种情况。

  2. 层级深度: 这种递归方法

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