CN111984646A - 一种基于二叉树的植物数据存储、鉴定方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于二叉树的植物数据存储、鉴定方法及系统。该植物数据存储方法包括：将基本植物分类信息存储至二叉树的根节点；根据基本植物分类信息和植物检索表构建二叉树的多层子节点；第1层子节点为根节点的子节点，第i层子节点为以第i‑1层子节点为根节点构建的子节点，i为大于1的整数；将性状描述数据分别存储至多层子节点；同一层子节点的左子节点的性状描述数据与右子节点的性状描述数据无交集；将植物物种数据存储至二叉树的叶子节点。本发明可以通过有效存储植物数据，提高植物鉴定的效率和准确度。

Description

一种基于二叉树的植物数据存储、鉴定方法及系统

技术领域

本发明涉及植物数据处理领域，特别是涉及一种基于二叉树的植物数据存储、鉴定方法及系统。

背景技术

植物分类学是植物学科中古老和具综合性的一门分支学科，是人类鉴定和利用植物的基础学科。经典植物分类大多依据外部形态和内部解剖特征进行分类。分类的主要方法之一是依据检索表按照性状进行逐级划分，具体采用运用植物形态比较方法，按划分类群(科、属、种等)的标准和显著特征，选用一对明显不同的特征，将未知植物(已记载过的)区分开来，最终区分出植物所属物种。

植物分类学起步早，迄今已有近几百年的历史，在电子技术未发展之前，植物学数据主要以纸质志书的方式进行检索。近20年来，得益于计算机技术的发展，植物学数据目前可以以数据库或电子档案等多种数据存储。

传统的植物鉴定以分类检索表为路径，在植物志书中进行物种匹配。要求有较强的植物学专业背景和对植物志书的熟悉程度，因此只有少数的植物学专家才能完成，而无法让普通的公众所掌握。随着计算机技术的发展，数据处理能力得到大幅的提升，数据检索方式也多种多样。同时，目前亦有通过图片对比和分子对比等手段对植物物种进行鉴定，但是鉴定过程繁琐，且准确度不高。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于二叉树的植物数据存储、鉴定方法及系统，以通过有效存储植物数据，提高植物鉴定的效率和准确度。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种基于二叉树的植物数据存储方法，包括：

将基本植物分类信息存储至二叉树的根节点；所述基本植物分类信息为植物的种类；所述植物的种类包括裸子植物、被子植物和蕨类植物；

根据所述基本植物分类信息和植物检索表构建所述二叉树的多层子节点；第1层子节点为所述根节点的子节点，第i层子节点为以第i-1层子节点为根节点构建的子节点，i为大于1的整数；

将性状描述数据分别存储至所述多层子节点；同一层子节点的左子节点的性状描述数据与右子节点的性状描述数据无交集；对于第i层子节点，所述第i层子节点的性状描述数据为第i-1层子节点的性状描述数据的下一级分类描述数据；

将植物物种数据存储至所述二叉树的叶子节点；当第j个子节点无下一级分类描述数据时，所述第j个子节点的下一层节点为叶子节点，所述叶子节点中存储所述第j个子节点中性状描述数据对应的植物物种数据。

可选的，所述将植物物种数据存储至所述二叉树的叶子节点，之后还包括：

将所述二叉树采用线性存储的方式存储；所述二叉树不同类型的节点分别占据独立空间进行存储；所述二叉树的节点类型包括：根节点、子节点和叶子节点；

将所述根节点和每个子节点分别与下级节点的地址进行连接。

可选的，所述将所述根节点和每个子节点分别与下级节点的地址进行连接，之后还包括：

将每个节点的节点属性信息存储至对应节点；所述节点属性信息包括：节点起始地址、下级节点地址、上级节点地址和节点类型。

本发明还提供一种基于二叉树的植物数据存储系统，包括：

二叉树根节点存储模块，用于将基本植物分类信息存储至二叉树的根节点；所述基本植物分类信息为植物的种类；所述植物的种类包括裸子植物、被子植物和蕨类植物；

二叉树子节点构建模块，用于根据所述基本植物分类信息和植物检索表构建所述二叉树的多层子节点；第1层子节点为所述根节点的子节点，第i层子节点为以第i-1层子节点为根节点构建的子节点，i为大于1的整数；

子节点存储模块，用于将性状描述数据分别存储至所述多层子节点；同一层子节点的左子节点的性状描述数据与右子节点的性状描述数据无交集；对于第i层子节点，所述第i层子节点的性状描述数据为第i-1层子节点的性状描述数据的下一级分类描述数据；

叶子节点模块，用于将植物物种数据存储至所述二叉树的叶子节点；当第j个子节点无下一级分类描述数据时，所述第j个子节点的下一层节点为叶子节点，所述叶子节点中存储所述第j个子节点中性状描述数据对应的植物物种数据。

可选的，还包括：

线性存储模块，用于将植物物种数据存储至所述二叉树的叶子节点之后，将所述二叉树采用线性存储的方式存储；所述二叉树不同类型的节点分别占据独立空间进行存储；所述二叉树的节点类型包括：根节点、子节点和叶子节点；

地址连接模块，用于将所述根节点和每个子节点分别与下级节点的地址进行连接。

可选的，还包括：

节点属性信息存储模块，用于将所述根节点和每个子节点分别与下级节点的地址进行连接之后，将每个节点的节点属性信息存储至对应节点；所述节点属性信息包括：节点起始地址、下级节点地址、上级节点地址和节点类型。

本发明还提供一种基于二叉树的植物鉴定方法，其特征在于，所述基于二叉树的植物鉴定方法应用于上述的基于二叉树的植物数据存储方法，所述基于二叉树的植物鉴定方法包括：

获取待鉴定植物的基本植物分类信息；

根据基本植物分类信息检索二叉树的根节点；

根据所述待鉴定植物的性状描述数据逐层筛选所述根节点的子节点；

将最底层子节点对应的叶子节点中存储的植物物种数据确定为所述待鉴定植物的物种数据。

本发明还提供一种基于二叉树的植物鉴定系统，所述基于二叉树的植物鉴定系统应用于上述的基于二叉树的植物数据存储系统，所述基于二叉树的植物鉴定系统包括：

基本植物分类信息获取模块，用于获取待鉴定植物的基本植物分类信息；

根节点检索模块，用于根据基本植物分类信息检索二叉树的根节点；

子节点筛选模块，用于根据所述待鉴定植物的性状描述数据逐层筛选所述根节点的子节点；

物种数据确定模块，用于将最底层子节点对应的叶子节点中存储的植物物种数据确定为所述待鉴定植物的物种数据。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明采用二叉树对植物数据进行有效存储，进而在进行植物鉴定时，可以逐级筛选相应的节点，最终得到植物品种信息，鉴定效率高，依据计算机算法的计算，采用本发明的存储方式可以在lg(n)的时间复杂度中对植物数据进行检索，提高植物鉴定效率，且检索准确度高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明基于二叉树的植物数据存储方法的流程示意图；

图2为本发明二叉树的存储示意图；

图3为本发明二叉树地址连接的示意图；

图4为本发明基于二叉树的植物数据存储系统的结构示意图；

图5为本发明基于二叉树的植物鉴定过程的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明基于二叉树的植物数据存储方法的流程示意图。如图1所示，本发明基于二叉树的植物数据存储方法包括以下步骤：

步骤100：将基本植物分类信息存储至二叉树的根节点。基本植物分类信息为植物的种类，植物的种类包括裸子植物、被子植物和蕨类植物。将基本植物分类信息存储至二叉树的根节点时，给出相应的描述数据和图片数据，在后期进行植物鉴定时，利于用户初步判断对应的类别。描述数据包括植物分类顶层描述的相关信息，例如“植物无花，无种子，以孢子繁殖”为蕨类植物根节点，“植物有花，以种子繁殖”为被子植物根节点，图片数据是对形态特征的具体图像演示，可以是素描图或者电子照片等。根节点存储没有父节点，拥有左右子节点。

步骤200：根据基本植物分类信息和植物检索表构建二叉树的多层子节点。基于植物关键性状知识及图片说明按照二叉树形式构建子节点存储，并进行子节点编号。如图2所示，子节点拥有父节点，第1层子节点为根节点的子节点，第i层子节点为以第i-1层子节点为根节点构建的子节点，i为大于1的整数。

步骤300：将性状描述数据分别存储至多层子节点。子节点只具备形态描述数据，可以是花色、花瓣数、叶片情况、果序情况、叶柄情况等，例如：花红色，叶对生等数据，并包含图像数据示例，参数可以是一个或者多个。子节点拥有其父节点编号存储地址和其下级节点编号存储地址。子节点分为左右两类节点，同一节点下左右子节点亦可成为兄弟节点，左右节点所存储的植物形状内容无交集，例如左节点存储“叶对生”，则右子节点存储“非叶对生”。同一层子节点的左子节点的性状描述数据与右子节点的性状描述数据无交集；对于第i层子节点，第i层子节点的性状描述数据为第i-1层子节点的性状描述数据的下一级分类描述数据。

步骤400：将植物物种数据存储至二叉树的叶子节点。当第j个子节点无下一级分类描述数据时，第j个子节点的下一层节点为叶子节点，叶子节点中存储第j个子节点中性状描述数据对应的植物物种数据。叶子节点拥有父节点地址，但没有下级子节点，通过其父节点的性状自底向上集合，可以最终获得该物种的所有性状，并且性状集合和其他物种是不重复的。叶子节点只拥有其父节点编号的存储。叶子节点存储具体植物物种数据，包括文本和图像数据等，文本数据包括所属物种的名称，具体形态和分布、利用价值等描述信息，图像数据为该种植物的具体图像。

本发明通过软硬件结合的方式构建节点存储植物数据，节点分为根节点、子节点、叶子节点三种类型，其中子节点分为左子节点、右子节点两种。三种类型节点构成的二叉树采用线性存储的方式存储，且各个类型的节点在线性存储中单独占据独立的空间，如图3所示，各个节点之间关联通过下级左右地址进行连接。因此，每个节点还存储对应的节点属性信息，节点属性信息包括：节点起始地址、下级节点地址、上级节点地址、节点类型和数据内容空间。节点之间通过32或64位地址寻址，确保有效进入上下级节点的起始位置。数据内容空间存储植物数据。

本发明的植物数据存储的结构符合二叉树的查询结构，并且保持自上而下的结构。在掉电的情况下，数据存储在只读存储单元中，在通电或者启动的情况下，数据被读入随机存储单元中。

对应上述基于二叉树的植物数据存储方法，本发明还提供一种基于二叉树的植物数据存储系统，图4为本发明基于二叉树的植物数据存储系统的结构示意图。如图4所示，本发明基于二叉树的植物数据存储系统包括以下结构：

二叉树根节点存储模块401，用于将基本植物分类信息存储至二叉树的根节点；所述基本植物分类信息为植物的种类；所述植物的种类包括裸子植物、被子植物和蕨类植物。

二叉树子节点构建模块402，用于根据所述基本植物分类信息和植物检索表构建所述二叉树的多层子节点；第1层子节点为所述根节点的子节点，第i层子节点为以第i-1层子节点为根节点构建的子节点，i为大于1的整数。

子节点存储模块403，用于将性状描述数据分别存储至所述多层子节点；同一层子节点的左子节点的性状描述数据与右子节点的性状描述数据无交集；对于第i层子节点，所述第i层子节点的性状描述数据为第i-1层子节点的性状描述数据的下一级分类描述数据。

叶子节点模块404，用于将植物物种数据存储至所述二叉树的叶子节点；当第j个子节点无下一级分类描述数据时，所述第j个子节点的下一层节点为叶子节点，所述叶子节点中存储所述第j个子节点中性状描述数据对应的植物物种数据。

作为另一实施例，本发明基于二叉树的植物数据存储系统，还包括：

线性存储模块，用于将植物物种数据存储至所述二叉树的叶子节点之后，将所述二叉树采用线性存储的方式存储；所述二叉树不同类型的节点分别占据独立空间进行存储；所述二叉树的节点类型包括：根节点、子节点和叶子节点。

地址连接模块，用于将所述根节点和每个子节点分别与下级节点的地址进行连接。

作为另一实施例，本发明基于二叉树的植物数据存储系统，还包括：

节点属性信息存储模块，用于将所述根节点和每个子节点分别与下级节点的地址进行连接之后，将每个节点的节点属性信息存储至对应节点；所述节点属性信息包括：节点起始地址、下级节点地址、上级节点地址和节点类型。

本发明上述基于二叉树的植物数据存储主要应用于后续的植物鉴定，即通过存储的二叉树逐层检索，确定待鉴定植物的物种信息。具体鉴定过程为：

获取待鉴定植物的基本植物分类信息。

根据基本植物分类信息检索二叉树的根节点。

根据所述待鉴定植物的性状描述数据逐层筛选所述根节点的子节点。

将最底层子节点对应的叶子节点中存储的植物物种数据确定为所述待鉴定植物的物种数据。

在进行植物鉴定时，均由根节点出发，依次检索的植物对应的根节点性状。确定后在随机存储单元中检索根节点下级子节点编号对应性状，并提示图片数据。

此外，本发明还提供一种基于二叉树的植物鉴定系统，所述基于二叉树的植物鉴定系统包括：

基本植物分类信息获取模块，用于获取待鉴定植物的基本植物分类信息。

根节点检索模块，用于根据基本植物分类信息检索二叉树的根节点。

子节点筛选模块，用于根据所述待鉴定植物的性状描述数据逐层筛选所述根节点的子节点。

物种数据确定模块，用于将最底层子节点对应的叶子节点中存储的植物物种数据确定为所述待鉴定植物的物种数据。

下面提供一个具体实例，进一步说明本发明植物鉴定的过程。

本具体实例适用于移动终端，移动终端应包含处理单元、只读存储单元、随机存储单元、触摸显示单元。处理单元为微型处理器，例如CPU。只读存储单元为掉电下也能存储数据的存储单元，例如：FLASH、ROM、固态硬盘等。随机存储单元为掉电下不能存储数据，有电情况下可以与处理单元联合处理数据数据，例如：内存。移动终端为智能手机、智能平板电脑等。

进行植物鉴定时，首先选取根节点，按照系统提示选择下一节点性状，并查询其对应下级节点的编号，并调取相对应的植物性状数据进行对比，选出对应需要检索的节点。如图5所示，在触摸显示单元中显示出本节点内容，和下级左右节点摘要。本节点内容和图片约占显示单元高度的2/3，其中节点内容描述占左右宽度的3/5，图片内容只显示一张图片。点击图片后可以显示多张和该节点内容相关的图片，可以左右划拨浏览。下级左右节点摘要约占单元高度的1/3，左节点数据摘要位于上部，右节点数据摘要位于下部，点击后进入下级节点。

重复上述过程，逐层选取对应子节点，直至获取相应的叶子节点，即可获取对应的植物物种鉴定结果和植物描述数据及相关植物的图片，同时可以获取物种性状的集合数据。植物图片只显示一张，点击后可以调出和改物种相关的多张图片，可以通过左右划拨浏览。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种基于二叉树的植物数据存储方法，其特征在于，包括：

将基本植物分类信息存储至二叉树的根节点；所述基本植物分类信息为植物的种类；所述植物的种类包括裸子植物、被子植物和蕨类植物；

根据所述基本植物分类信息和植物检索表构建所述二叉树的多层子节点；第1层子节点为所述根节点的子节点，第i层子节点为以第i-1层子节点为根节点构建的子节点，i为大于1的整数；

将性状描述数据分别存储至所述多层子节点；同一层子节点的左子节点的性状描述数据与右子节点的性状描述数据无交集；对于第i层子节点，所述第i层子节点的性状描述数据为第i-1层子节点的性状描述数据的下一级分类描述数据；

将植物物种数据存储至所述二叉树的叶子节点；当第j个子节点无下一级分类描述数据时，所述第j个子节点的下一层节点为叶子节点，所述叶子节点中存储所述第j个子节点中性状描述数据对应的植物物种数据。

2.根据权利要求1所述的基于二叉树的植物数据存储方法，其特征在于，所述将植物物种数据存储至所述二叉树的叶子节点，之后还包括：

将所述二叉树采用线性存储的方式存储；所述二叉树不同类型的节点分别占据独立空间进行存储；所述二叉树的节点类型包括：根节点、子节点和叶子节点；

将所述根节点和每个子节点分别与下级节点的地址进行连接。

3.根据权利要求2所述的基于二叉树的植物数据存储方法，其特征在于，所述将所述根节点和每个子节点分别与下级节点的地址进行连接，之后还包括：

将每个节点的节点属性信息存储至对应节点；所述节点属性信息包括：节点起始地址、下级节点地址、上级节点地址和节点类型。

4.一种基于二叉树的植物数据存储系统，其特征在于，包括：

二叉树根节点存储模块，用于将基本植物分类信息存储至二叉树的根节点；所述基本植物分类信息为植物的种类；所述植物的种类包括裸子植物、被子植物和蕨类植物；

二叉树子节点构建模块，用于根据所述基本植物分类信息和植物检索表构建所述二叉树的多层子节点；第1层子节点为所述根节点的子节点，第i层子节点为以第i-1层子节点为根节点构建的子节点，i为大于1的整数；

子节点存储模块，用于将性状描述数据分别存储至所述多层子节点；同一层子节点的左子节点的性状描述数据与右子节点的性状描述数据无交集；对于第i层子节点，所述第i层子节点的性状描述数据为第i-1层子节点的性状描述数据的下一级分类描述数据；

叶子节点模块，用于将植物物种数据存储至所述二叉树的叶子节点；当第j个子节点无下一级分类描述数据时，所述第j个子节点的下一层节点为叶子节点，所述叶子节点中存储所述第j个子节点中性状描述数据对应的植物物种数据。

5.根据权利要求4所述的基于二叉树的植物数据存储系统，其特征在于，还包括：

线性存储模块，用于将植物物种数据存储至所述二叉树的叶子节点之后，将所述二叉树采用线性存储的方式存储；所述二叉树不同类型的节点分别占据独立空间进行存储；所述二叉树的节点类型包括：根节点、子节点和叶子节点；

地址连接模块，用于将所述根节点和每个子节点分别与下级节点的地址进行连接。

6.根据权利要求5所述的基于二叉树的植物数据存储系统，其特征在于，还包括：

节点属性信息存储模块，用于将所述根节点和每个子节点分别与下级节点的地址进行连接之后，将每个节点的节点属性信息存储至对应节点；所述节点属性信息包括：节点起始地址、下级节点地址、上级节点地址和节点类型。

7.一种基于二叉树的植物鉴定方法，其特征在于，所述基于二叉树的植物鉴定方法应用于权利要求1-3任一项所述的基于二叉树的植物数据存储方法，所述基于二叉树的植物鉴定方法包括：

获取待鉴定植物的基本植物分类信息；

根据基本植物分类信息检索二叉树的根节点；

根据所述待鉴定植物的性状描述数据逐层筛选所述根节点的子节点；

将最底层子节点对应的叶子节点中存储的植物物种数据确定为所述待鉴定植物的物种数据。

8.一种基于二叉树的植物鉴定系统，其特征在于，所述基于二叉树的植物鉴定系统应用于权利要求4-6任一项所述的基于二叉树的植物数据存储系统，所述基于二叉树的植物鉴定系统包括：

基本植物分类信息获取模块，用于获取待鉴定植物的基本植物分类信息；

根节点检索模块，用于根据基本植物分类信息检索二叉树的根节点；

子节点筛选模块，用于根据所述待鉴定植物的性状描述数据逐层筛选所述根节点的子节点；

物种数据确定模块，用于将最底层子节点对应的叶子节点中存储的植物物种数据确定为所述待鉴定植物的物种数据。

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