CN103942267A

CN103942267A - 应用于在线教育系统中的树形数据结构的建立方法

Info

Publication number: CN103942267A
Application number: CN201410116867.3A
Authority: CN
Inventors: 王健
Original assignee: SHANGHAI DEMSHINE NETWORK TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: SHANGHAI DEMSHINE NETWORK TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2014-03-26
Filing date: 2014-03-26
Publication date: 2014-07-23

Abstract

本发明公开了一种应用于在线教育系统中的树形数据结构的建立方法，其中包括如下步骤：从根节点开始，按照从上到下，从左至右的顺序，按照递增数列规则依次给每一个节点定义一个用于识别的左编号数值Lft和右编号数值Rgt数值；根据节点的左编号数值Lft和右编号数值Rgt来查询所述节点的子节点个数，所述查询公式为：ROUND((Rgt-Lft-递增量)/2)；创建树形数据存储结构，建立与所述树形数据存储结构匹配的关系数据表。该方法可大大提高对树形数据的增删改查操作的效率；在在线视频教育系统中，通过节点左、右编号数值在关系数据库中存储树形数据结构来实现课程栏目分类子栏目的无限级联和组织结构的无限级联。

Description

应用于在线教育系统中的树形数据结构的建立方法

技术领域

本发明涉及数据处理技术领域，尤其涉及一种应用于在线教育系统中的树形数据结构的建立方法。

背景技术

在线教育系统中，存在很多树形的数据。举例来说，课程分类就是一个树形结构，根节点为“全部分类”，在根节点下有一级分类节点如“国学、情商、艺术与品味修养、职业规划、就业技能、创业创新”等等子分类栏目，而在国学这个子栏目下，又可细分为“名著赏析、孙子兵法智慧、周易智慧、五行学说”等等子栏目分类，依次类推。再举一个例子，学校的组织结构，也就是学校下的各个院系，院系下细分的系和班级以及学校的各个行政架构上的部门，班级下的学生，学校组织部门下的老师，这也是在在线教育系统中需要处理的层级比较深和数据量比较大的一个树形数据结构。此类树形的数据结构，从根开始，每级有一个或者多个子分类，而每个子分类，又包含着层数不确定的更多的子分类。传统的关系数据库一般是基于二维关系建立，比如我们常用的MySQL/Oracle/SQLServer等，按照传统的方法存储这种树形数据记录，应用上非常繁琐和不灵活。通常地，传统的数据结构在每条记录上都存储一个ParentId（即数据父节点与子节点的父子关系）的方法(Adjacency List)建立，由于层级和子节点个数的不确定性，导致只能限制子节点的层级深度，然后在查询类似“当前节点属于第几层；当前节点有多少个子节点(含子节点的子节点)；如何快速的将一个子节点(含子节点)移动到另外一个节点上；”等问题时，传统的技术方案需要大量的数据库查询和运算，因此受到效率影响，很难做到无限层级的树形数据结构。

为了便于理解，现以图4的数据为例阐述上述的技术要领。我们采用每条记录中增加一个Parent Id来记录节点的父子关系，数据表如图5所示。这种简单设计能够非常直观和方便的查看数据，也比较容易理清数据之间的父子关系。但是缺点也非常突出，对树形结构数据的任何创建、查询、删除、修改操作都主要依赖于递归操作，举个具体应用上的例子，yellow属于第几层？需要经过的递归过程是：

Select*from table where name=’yellow’

Select*from table where node_id=yellow_parent_id

Select*from table where node_id=yellow_parent_id_parent_id

…

理论上讲，由于每一个操作都依赖上一步操作的结果，因此，每次的数据库查询都是必须的，必须找到当前的节点的父节点，再找到父节点的父节点直至递归到根节点为止。此递归操作来完成数据库增、删、改、查的查询效率太低，尤其在一个嵌套稍深的应用场景下，每次数据库的操作和I/O都会带来极大的时间开销，且难以支持灵活的数据扩展和无限深度的子节点级联。

发明内容

本发明的目的在于提供一种应用于在线教育系统中的树形数据结构的建立方法，以解决上述问题。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

应用于在线教育系统中的树形数据结构的建立方法，包括如下步骤：

从根节点开始，按照从上到下，从左至右的顺序，按照递增数列规则依次给每一个节点定义一个用于识别的左编号数值Lft和右编号数值Rgt数值；

根据节点的左编号数值Lft和右编号数值Rgt来查询所述节点的子节点个数，所述查询公式为：ROUND((Rgt-Lft-递增量)/2)；

创建树形数据存储结构，建立与所述树形数据存储结构匹配的关系数据表。

与现有技术相比，本发明实施例的优点在于：

首先，节点在左、右编号数值存在的情况下，可以利用查询公式ROUND((Rgt-Lft-递增量)/2)快速的查询数据库，与传统的利用递归查询数据库的方法相比，大大提高了对树形数据的增删改查操作的效率。

其次，在在线视频教育系统中，通过节点左、右编号数值在关系数据库中存储树形数据结构来实现课程栏目分类子栏目的无限级联；

最后，在在线视频教育系统中，通过节点左、右编号数值在关系数据库中存储树形数据结构来实现组织结构的无限级联。

附图说明

图1为本发明实施例一提供的应用于在线教育系统中的树形数据结构的建立方法的流程示意图；

图2为本发明实施例一提供的应用于在线教育系统中的树形数据结构的建立方法中简单有限级的树形数据结构示意图；

图3为图2的关系数据表；

图4为现有技术中例举的一种简单有限级的树形数据结构示意图；

图5为现有技术中用递归查询法得到的图4的关系数据表。

具体实施方式

下面通过具体的实施例子并结合附图对本发明做进一步的详细描述。

参见图1，本发明提供了一种应用于在线教育系统中的树形数据结构的建立方法，包括如下步骤：

步骤S100、从根节点开始，按照从上到下，从左至右的顺序，按照递增数列规则依次给每一个节点定义一个用于识别的左编号数值Lft和右编号数值Rgt数值；

步骤S200、根据节点的左编号数值Lft和右编号数值Rgt来查询所述节点的子节点个数，所述查询公式为：ROUND((Rgt-Lft-递增量)/2)；此时，与每一个节点匹配的左、右编号使得此节点具有唯一性，同时，还可以通过上述查询公式快速的查询数据库，极大的提高了效率。

步骤S300、创建树形数据存储结构，建立与所述树形数据存储结构匹配的关系数据表。

本发明的应用于在线教育系统中的树形数据结构的建立方法，按一定的规则对每一个节点进行左、右编号，节点在左、右编号数值存在的情况下，可以利用查询公式ROUND((Rgt-Lft-递增量)/2)快速的查询数据库，与传统的利用递归查询数据库的方法相比，大大提高了对树形数据的增删改查操作的效率。对应到我们的在线视频教育系统中，由于获得了查询效率的保障，因此，产品具体的表现上除了系统的响应速度提高外，在功能特性上，也带来了以下特点：1、支持无限子级的课程类别细分；2、支持无限子级的组织结构细分。

下面对上述各步骤进行详细说明：

实施例一

参见图2，为简单的有限级树形数据结构。

首先，从根节点开始，按照从上到下，从左至右的顺序，按照递增数列规则依次给每一个节点定义一个用于识别的左编号数值Lft和右编号数值Rgt；当设置根节点的初始值从1开始，增量为1时，根据所述查询公式：ROUND((Rgt-Lft-1)/2)，得到图2所示的节点左、右编号数值。较佳地，所述左编号数值Lft和右编号数值Rgt的编号规则，由CPU通过逻辑运算实现。

根据创建树形数据存储结构，建立如图3所示的关系数据表。

实施例二

所述树形数据存储结构为无限层级的树形数据结构。

更多的应用场景下，在新的数据存储结构下，我们来看一下我们在应用中通常会遇到的几个实际应用场景对应的解法。这里，我们以无限层级的树形菜单数据为例来创建关系数据表如下：

在这个关系数据表中，我们插入少量的样例数据以便在后续的查询应用中能直观的看到结果：

//取出所有叶子：

select*from menutree where rht=lft+1;

//取出某个节点的路径：

//取出全部树及每个节点的深度：

SELECT node.name,(COUNT(parent.name)-1)AS depth

FROM menutree AS node,menutree AS parent

WHERE node.lft BETWEEN parent.lft AND parent.rgt

GROUP BY node.name

ORDER BY node.lft;

//取出指定深度的节点：

SELECT node.name,(COUNT(parent.name)-1)AS depth

FROM menutree AS node,menutree AS parent

WHERE node.lft BETWEEN parent.lft AND parent.rgt

GROUP BY node.name

HAVING(COUNT(parent.name)-1)=2

ORDER BY node.lft;

SELECT CONCAT(REPEAT('',COUNT(parent.name)-1),node.name)AS name

FROM menutree AS node,menutree AS parent

WHERE node.lft BETWEEN parent.lft AND parent.rgt

GROUP BY node.name

ORDER BY node.lft;

//取出一个子树及其节点的相对深度：

//取出某个子节点的直系节点：

上述建立方法对于树形数据的节点增加操作的效率也有大幅提升：

举例说明：

//在menu2-2后增加一个节点：

LOCK TABLE menutree WRITE;

SELECTmyRight:=rgt FROM menutree WHERE name='menu2-2';

UPDATE menutree SET rgt=rgt+2WHERE rgt>myRight;

UPDATE menutree SET lft=lft+2WHERE lft>myRight;

INSERT INTO menutree(name,lft,rgt)VALUES('menu2-2H1',myRight+1,myRight+2);

UNLOCK TABLES;

//在没有子节点的节点menu2-2下增加一个子节点menu2-2-1：

LOCK TABLE menutree WRITE;

SELECTmyLeft:=lft FROM menutree WHERE name='menu2-2';

UPDATE menutree SET rgt=rgt+2WHERE rgt>myLeft;

UPDATE menutree SET lft=lft+2WHERE lft>myLeft;

INSERT INTO menutree(name,lft,rgt)VALUES('menu2-2-1',myLeft+1,myLeft+2);

UNLOCK TABLES;

//在一个有或者没有子节点的节点下增加一个子节点：(如果该节点有子节点，则增加到该子节点的最后)；

如果有子节点，则先取出该节点的最后一个子节点，然后把新节点增加到该节点的右边；

如果没有子节点，则直接把新节点变成该节点的子节点；

LOCK TABLE menutree WRITE;

SELECTmyRight:=rgt-1FROM menutree WHERE name='menu2-1-2';

UPDATE menutree SET rgt=rgt+2WHERE rgt>myRight;

UPDATE menutree SET lft=lft+2WHERE lft>myRight;

INSERT INTO menutree(name,lft,rgt)VALUES('menu2-1-2-3',myRight+1,myRight+2);

UNLOCK TABLES;

//如何移动一个子节点（包括其所有子节点）到任意位置(指定节点的后面，指定节点(无子节点)的子节点，(有子节点)指定节点的子节点的最后)；

//先备份要移动的数据：

LOCK TABLE menutree WRITE;

SELECTmyLeft:=lft,myRight:=rgt,myWidth:=rgt-lft+1

FROM menutree

WHERE name='menu1';

DROP TABLE menutree_temp;

CREATE TEMPORARY TABLE menutree_temp SELECT*FROM menutree WHERE lft BETWEENmyLeft ANDmyRight;

LOCK TABLE menutree WRITE,menutree_temp WRITE;

本发明实施例提供的应用于在线教育系统中的树形数据结构的建立方法对于树形数据的节点删改操作的效率也有大幅提升：

举例说明：

#删除一个子节点，包括其所有子节点：

DELETE FROM menutree WHERE lft BETWEENmyLeftANDmyRight;

UPDATE menutree SET rgt=rgt-myWidth WHERE rgt>myRight;

UPDATE menutree SET lft=lft-myWidth WHERE lft>myRight;

#现在需要把处理出来的数据添加到数据库中menu2-2"移动到哪里"：

SELECTmyRight2:=rgt-1FROM menutree WHERE name='menu2';

UPDATE menutree SET rgt=rgt+myWidth WHERE rgt>myRight2;

UPDATE menutree SET lft=lft+myWidth WHERE lft>myRight2;

UPDATE menutree_temp SET rgt=rgt-myLeft+(myRight2+1);

UPDATE menutree_temp SET lft=lft-myLeft+(myRight2+1);

INSERT INTO menutree select*from menutree_temp;

UNLOCK TABLES;

SELECT CONCAT(REPEAT('',COUNT(parent.name)-1),node.name)AS name

FROM menutree AS node,menutree AS parent

WHERE node.lft BETWEEN parent.lft AND parent.rgt

GROUP BY node.name

ORDER BY node.lft;

//删除一个叶子节点(一个没有子节点的节点)：

LOCK TABLE menutree WRITE;

SELECTmyLeft:=lft,myRight:=rgt,myWidth:=rgt-lft+1

FROM menutree

WHERE name='menu2-2H1';

DELETE FROM menutree WHERE lft BETWEENmyLeftANDmyRight;

UPDATE menutree SET rgt=rgt-myWidth WHERE rgt>myRight;

UPDATE menutree SET lft=lft-myWidth WHERE lft>myRight;

UNLOCK TABLES;

//删除一个子节点，包括其所有子节点：

LOCK TABLE menutree WRITE;

SELECTmyLeft:=lft,myRight:=rgt,myWidth:=rgt-lft+1

FROM menutree

WHERE name='menu2-2';

DELETE FROM menutree WHERE lft BETWEENmyLeftANDmyRight;

UPDATE menutree SET rgt=rgt-myWidth WHERE rgt>myRight;

UPDATE menutree SET lft=lft-myWidth WHERE lft>myRight;

UNLOCK TABLES;

//删除一个子节点，所有其有的子节点上升未待删除节点父节点的子节点：

LOCK TABLE menutree WRITE;

SELECTmyLeft:=lft,myRight:=rgt,myWidth:=rgt-lft+1

FROM menutree

WHERE name='menu2-3';

DELETE FROM menutree WHERE lft=myLeft;

UPDATE menutree SET rgt=rgt-1,lft=lft-1WHERE lftBETWEENmyLeft ANDmyRight;

UPDATE menutree SET rgt=rgt-2WHERE rgt>myRight;

UPDATE menutree SET lft=lft-2WHERE lft>myRight;

UNLOCK TABLES;

本领域技术人员应该可以理解：本发明提供的应用于在线教育系统中的树形数据结构的建立方法，按一定的规则对每一个节点进行左、右编号，节点在左、右编号数值存在的情况下，可以利用查询公式ROUND((Rgt-Lft-递增量)/2)快速的查询数据库，与传统的利用递归查询数据库的方法相比，传统的递归查询根据数据的复杂度，需要多次的数据查询，层级和数据量较大时，查询次数线性递增，查询效率很低；而有了左值右值后按照上述的查询方法，仅需一次数据库查询即可完成对应的查询，大大提高了对树形数据的查询效率。也由于查询效率不会因数据量和数据结构的复杂度线性增加数据查询消耗，因此，在在线视频教育系统中，通过节点左、右编号数值在关系数据库中存储树形数据结构来实现课程栏目分类子栏目的无限级联和组织结构的无限级联。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种应用于在线教育系统中的树形数据结构的建立方法，其特征在于，包括如下步骤：

根据节点的左编号数值Lft和右编号数值Rgt来查询所述节点的子节点个数，查询公式为：ROUND((Rgt-Lft-递增量)/2)；

2.如权利要求1所述的应用于在线教育系统中的树形数据结构的建立方法，其特征在于，

所述左编号数值Lft和右编号数值Rgt的编号规则，通过cpu的逻辑运算快速实现相关数据检索由CPU通过逻辑运算实现。

3.如权利要求2所述的应用于在线教育系统中的树形数据结构的建立方法，其特征在于，

其中，所述递增量为1，子节点数量的查询公式为：ROUND((Rgt-Lft-1)/2)。

4.如权利要求3所述的应用于在线教育系统中的树形数据结构的建立方法，其特征在于，

所述树形数据存储结构为无限层级的树形数据结构。

5.如权利要求4所述的应用于在线教育系统中的树形数据结构的建立方法，其特征在于，

所述无限层级的树形数据结构为树形的菜单数据。