无限级分类之引用算法详解

MillionMile
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本文已参与「新人创作礼」活动，一起开启掘金创作之路。

什么是无限级分类？

无限极分类简单点说就是一个类可以分成多个子类，其子类又可以分成另外多个子类，一直这样无限分下去，就好象windows可以新建一个文件夹，然后在这个文件夹里又可以建一些文件夹，在文件夹底下还可以建一些文件夹……

无限级分类的实现算法常见的有两种：递归算法和引用算法。

本文着重讲解引用算法，因为递归算法是函数调用自身 ，而函数调用是有时间和空间的消耗的：每一次函数调用，都需要在内存栈中分配空间以保存参数、返回地址以及临时变量，而往栈中压入数据和弹出数据都需要时间。

引用算法只使用一层foreach既已完成无限级分类，函数调用深度完全不是递归算法所能比拟的。此外，递归算法的实现较为简单，并没有太多的难以理解，故略过不讲。

第一步：最简单的引用例子

首先，给大家看一个最简单的引用例子。每种语言都有引用的存在，这里就不做过多解释，如果有兴趣研究PHP具体的内存空间分配的话，可以阅读这篇文章（各个版本的php内核处理存在差异，仅建议学习）

实验代码：

<?php
$a = 1;
$b = $a;
$a = 2;
echo 'b:' . $b . PHP_EOL;

echo '--------------------' . PHP_EOL;

$a = 1;
$b = &$a;                   //$a使用的内存空间也给$b使用
$a = 2;                     //$a值被更改，$b指向$a，输出的$b值也随之更改
echo 'b:' . $b . PHP_EOL;

输出结果： 第一步结果

第二步：数组的初步引用

引用同样对数组的元素起作用，利用这一特性，实现了数组不关先后的动态更新。我们接着往下看

实验代码：

<?php
//拿一个易于理解的数据数组来演示下
function init_array()
{
    $a = ['id' => 1, 'pid' => 0, 'name' => '安徽省'];
    $b = ['id' => 2, 'pid' => 0, 'name' => '浙江省'];
    $c = ['id' => 3, 'pid' => 1, 'name' => '合肥市'];
    $d = ['id' => 4, 'pid' => 3, 'name' => '长丰县'];
    $e = ['id' => 5, 'pid' => 1, 'name' => '安庆市'];
    return [$a, $b, $c, $d, $e];
}


echo '没有引用：' . PHP_EOL;
[$a, $b, $c, $d, $e] = init_array();
$a['son'][] = $c;
$c['son'][] = $d;   //更改了$c的值，但是没有引用关系，并不会改变上面$a的数据
print_r($a);

echo '---------------------' . PHP_EOL;
echo '有引用：' . PHP_EOL;
[$a, $b, $c, $d, $e] = init_array();
$a['son'][] = &$c;
$c['son'][] = $d;   //更改了$c数组所指向的内存空间内容，而$a指向的是跟$c同一块内存空间，也就获取$c更改后的值，进而动态改变上面$a的数据
print_r($a);

输出结果： 第二步结果

第三步：人工逻辑处理结果

现在，我们终于可以正式开始我们的树形菜单数组生成之旅了。不过为了方便理解，这里还是一个小例子，采用最简单的人工逻辑处理，对数据一条条进行处理，务必让大伙理解充分（懂了的可以尽情跳过，下面还是在水）。

实验代码：

<?php
//拿上面那个易于理解的数据数组再来演示下
function init_array()
{
    $a = ['id' => 1, 'pid' => 0, 'name' => '安徽省'];
    $b = ['id' => 2, 'pid' => 0, 'name' => '浙江省'];
    $c = ['id' => 3, 'pid' => 1, 'name' => '合肥市'];
    $d = ['id' => 4, 'pid' => 3, 'name' => '长丰县'];
    $e = ['id' => 5, 'pid' => 1, 'name' => '安庆市'];
    return [$a, $b, $c, $d, $e];
}

[$a, $b, $c, $d, $e] = init_array();

//数组中，pid父节点=0的$a,$b属于根节点，这里使用$tree，将$a和$b存放在其中
$tree[] =& $a;    //引用，因为后续$a的更改需要动态更新tree
$tree[] =& $b;

//$c的pid是1，也就是$a['id']，建立$a的son有$c
$a['son'][] =& $c;        //同样的，使用引用，$c后续操作也需要动态更新

//$d的pid是3，也就是$c['id']，建立$c的son有$c
$c['son'][] =& $d;        //后续变量都可能会再被更新值，剩下的都是用引用，不再注释

//$e的pid是1，也就是$a['id']，建立$a的son有$e
$a['son'][] =& $e;

//输出结果，看看这是不是你想要的树
print_r($tree);

输出结果： 第三步结果

第四步：无限级分类代码雏形完成

当然，第三步的操作是基于数据不会变动的情况，而且人工操作，数据一多或者一变动，麻烦的可不是零星半点。对于这种动态数据来说，能使用foreach来处理当然最为简便。

假设你从数据库获取到这样一个菜单数据（顺序被打乱啦）

$items = [
    ['id' => 4, 'pid' => 3, 'name' => '长丰县'],   //原$d
    ['id' => 1, 'pid' => 0, 'name' => '安徽省'],   //原$a
    ['id' => 3, 'pid' => 1, 'name' => '合肥市'],   //原$c
    ['id' => 2, 'pid' => 0, 'name' => '浙江省'],   //原$b
    ['id' => 5, 'pid' => 1, 'name' => '安庆市'],   //原$e
];

根据第三步中，以下代码随着数据变动，可能有n行

$a['son'][] = &$c;
$c['son'][] = &$d;
$a['son'][] = &$e;

我们需要使用foreach，改造成下面的语句，用一条通用的语句来进行处理

foreach ($items as $key => $item) {
    $xxx['son'][] = &$item;
}

即第二步的 $a['son'][] = &$c; 等价于 本步骤的$xxx['son'][] = $item; 那么$xxx（父节点变量）怎么来呢？我们能依靠的$key和$item都没办法直接帮我们确定$xxx怎么来的

改变一下思路：如果是这样子的数据数组呢：使用每行数据里面的id来作为数组的键名（这里使用array_column($items,null,'id')就能得到所要的数组）

$items = [
    '4' => ['id' => 4, 'pid' => 3, 'name' => '长丰县'],
    '1' => ['id' => 1, 'pid' => 0, 'name' => '安徽省'],
    '3' => ['id' => 3, 'pid' => 1, 'name' => '合肥市'],
    '2' => ['id' => 2, 'pid' => 0, 'name' => '浙江省'],
    '5' => ['id' => 5, 'pid' => 1, 'name' => '安庆市'],
];

现在就好办了，$item['pid']就是节点$item对应的父节点id，按照上面的数组，我们可以知道$items[父节点id]就是我们所要得到的父节点变量$xxx，也就是$xxx等价于$items[$item['pid']]

改造完成，如下：

实验代码1：

<?php
$items = [
    ['id' => 4, 'pid' => 3, 'name' => '长丰县'],   //原$d
    ['id' => 1, 'pid' => 0, 'name' => '安徽省'],   //原$a
    ['id' => 3, 'pid' => 1, 'name' => '合肥市'],   //原$c
    ['id' => 2, 'pid' => 0, 'name' => '浙江省'],   //原$b
    ['id' => 5, 'pid' => 1, 'name' => '安庆市'],   //原$e
];

$items = array_column($items, null, 'id');
foreach ($items as $item) {
    if (isset($items[$item['pid']])) {
        //上面所述，改成通用的
        $items[$item['pid']]['son'][] = &$item;
    } else {
        //没有父节点，代表是根节点，直接添加在树中
        $tree[] = &$item;
    }
}
//输出看看结果吧
print_r($tree);

实验结果1： 第四步结果1 这结果咋不对劲了呢？

原来，在foreach里面，$item是根据$items当前循环出的元素，所复制出的一个临时变量，没有指向$items元素里面的内存空间，不能够达到我们想要的动态改变数组$items的目的。

解决方法很简单，把foreach中的$item给成引用就可以了。

实验代码2：

<?php
$items = [
    ['id' => 4, 'pid' => 3, 'name' => '长丰县'],   //原$d
    ['id' => 1, 'pid' => 0, 'name' => '安徽省'],   //原$a
    ['id' => 3, 'pid' => 1, 'name' => '合肥市'],   //原$c
    ['id' => 2, 'pid' => 0, 'name' => '浙江省'],   //原$b
    ['id' => 5, 'pid' => 1, 'name' => '安庆市'],   //原$e
];

$items = array_column($items, null, 'id');
foreach ($items as &$item) {
    if (isset($items[$item['pid']])) {
        //上面所述，改成通用的
        $items[$item['pid']]['son'][] = &$item;
    } else {
        //没有父节点，代表是根节点，直接添加在树中
        $tree[] = &$item;
    }
}
//这个结果没问题啦
print_r($tree);

实验结果2： 第四步结果2 至此，无限极分类菜单的主要实现流程已经完成了。不过，为了方便调用，我们再封装一下它。

第五步：封装完成的无限级分类代码

到这里已经懒得再写注释了，大伙将就着看吧。

封装成过程函数

<?php
$items = [
    ['id' => 1, 'pid' => 0, 'name' => '安徽省'],
    ['id' => 2, 'pid' => 0, 'name' => '浙江省'],
    ['id' => 3, 'pid' => 1, 'name' => '合肥市'],
    ['id' => 4, 'pid' => 3, 'name' => '长丰县'],
    ['id' => 5, 'pid' => 1, 'name' => '安庆市'],
];


function generateTree(array $items, string $pk = 'id', string $pid = 'pid', string $son = 'son'): array
{
    $tree = [];
    $items = array_column($items, null, $pk);
    foreach ($items as &$item) {
        if (isset($items[$item['pid']])) {
            $items[$item[$pid]][$son][] = &$item;
        } else {
            $tree[] = &$item;
        }
    }
    return $tree;
}

//调用方法，获取结果
print_r(generateTree($items));

封装成类库

<?php

//封装成类
class TreeBuilder
{
    public $items = [];
    public $pk = 'id';
    public $pid = 'pid';
    public $son = 'son';
    public $checkItemsFlag = true;

    public function setItems(array $items)
    {
        $this->items = $items;
        return $this;
    }

    public function setPk(string $pk): self
    {
        $this->pk = $pk;
        return $this;
    }

    public function setPid(string $pid): self
    {
        $this->pid = $pid;
        return $this;
    }

    public function setSon(string $son): self
    {
        $this->son = $son;
        return $this;
    }

    public function setCheckItemsFlag(bool $checkItemsFlag): self
    {
        $this->checkItemsFlag = $checkItemsFlag;
        return $this;
    }

    public function build(): array
    {
        //是否验证数组数据
        if ($this->checkItemsFlag) {
            $this->checkItems();
        }
        return (new Tree($this))->generateTree();
    }

    private function checkItems()
    {
        try {
            if (empty($this->items)) {
                throw new Exception('数据不可为空');
            }
            array_walk($this->items, array($this, 'checkItemsKey'));
        } catch (Exception $e) {
            exit($e->getMessage());
        }
    }

    private function checkItemsKey($item, $key)
    {
        if (!array_key_exists($this->pk, $item)) {
            throw new Exception('key为' . $key . '的数据中不存在' . $this->pk);
        }
        if (!array_key_exists($this->pid, $item)) {
            throw new Exception('key为' . $key . '的数据中不存在' . $this->pid);
        }
    }
}


class Tree
{
    public $items;
    public $pk;
    public $pid;
    public $son;

    function __construct(TreeBuilder $treeBuilder)
    {
        $this->items = $treeBuilder->items;
        $this->pk = $treeBuilder->pk;
        $this->pid = $treeBuilder->pid;
        $this->son = $treeBuilder->son;
    }


    function generateTree(): array
    {
        $tree = [];
        $items = array_column($this->items, null, $this->pk);
        foreach ($items as &$item) {
            if (isset($items[$item['pid']])) {
                $items[$item[$this->pid]][$this->son][] = &$item;
            } else {
                $tree[] = &$item;
            }
        }
        return $tree;
    }
}


//调用类库方法-----------------------------------------------------

$items = [
    ['id' => 1, 'pid' => 0, 'name' => '安徽省'],
    ['id' => 2, 'pid' => 0, 'name' => '浙江省'],
    ['id' => 3, 'pid' => 1, 'name' => '合肥市'],
    ['id' => 4, 'pid' => 3, 'name' => '长丰县'],
    ['id' => 5, 'pid' => 1, 'name' => '安庆市'],
];

$treeBuilder = new TreeBuilder();
$tree = $treeBuilder->setItems($items)
    ->setPk('id')
    ->setPid('pid')
    ->setSon('child')
    ->setCheckItemsFlag(true)
    ->build();
print_r($tree);

如要了解更多实现方法，可参考文章：《php实现无限极分类》

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