整數結構樹的構建方法
2023-06-10 13:30:36
專利名稱：整數結構樹的構建方法
技術領域：
本發明涉及整數論和計算機數據結構技術，特別是涉及一種整數結構樹的 構建方法。
背景技術：
隨著計算機技術的高速發展，信息對人們生活的影響越來越大，信息經濟 的潛力也越來越為人們所認可。個人、公司、社會團體、政府開始使用信息 來創造價值。
面對日益增加的海量信息數據，我們需要對這些數量龐大的信息進行快速
的定位査找處理。例如，某大型企業的產品庫裡有1500億條信息，需要快速
找到第500億條信息；又比如把1億個數字進行從小到大的排序；在現實的 實際應用中，有大量的軟體系統需要對整數進行高效定位處理。
在現階段，沒有一個很好的方法實現上述的問題。在大多數情況下，人們 通過限制信息數量或者提高計算機硬體的運行速度來達到目的。
目前傳統的方法比較複雜，也不直觀，在設計定位查找方法時需要專業的
數學知識作為基礎；另外傳統的方法在實際應用時，隨著整數數量的增加， 其處理時間按級數增加，大大地增加了計算機的工作量；此外，由於整數內 部沒有關聯性，當整數發生改變時，很多數據需要進行修改，工作量比較大， 可擴展性不強
發明內容
說明書第2/8頁
有鑑於此，本發明提供一種整數結構樹的構建方法，利用該方法可以簡單 方便地把整數唯一地對應到一個結構樹上，把對整數的定位處理轉換為對結 構樹上結點的定位處理，由於結構樹的高效性、規律性，大大提高了對整數 定位處理的速度，節省了工作量，實用性強。
為了實現發明目的，本發明提供一種整數結構樹的構建方法，該方法包括:
A、 整數的生長規則以及生長公式；
B、 整數結構樹代碼信息的規則設計制定；
C、 整數結構樹代碼信息的合成和管理方法； D 、 整數結構樹代碼信息的分析識別方法；
E、 將整數通過計算機或者其它可以計算和存儲的設備進行處理，得到 整數樹結點，通過對整數樹結點的處理獲得與直接處理整數一樣的 效果。
所述步驟A包括
Al、整數是由0開始，通過自我生長而成的；
A2、 0可以當成一個特殊的整數，是一個符號，0表示從終止處開始； A3、整數是一個無限生長過程中的結果的集合；
A4、整數的每次生長，必須有2個子整數並且只有2個子整數； A5、整數的生長方式假定第N層的一個結點的整數值為M，那麼其子 結點N+l的整數值分別為M + 2N和M+2N+1; 第0層的結點數值1VN0，層數N二0;
第l層的結點數值，層數N+一1，所得到的整數由第O層來決定，為l和生長公式是一個迭代方程式，即Mw的整數為M^+2^'和M^+2、 A6、如果MN層的父整數為奇數，則其MN+1層上的2個子整數為奇數；
如果Mw層的父整數為偶數，則其Mww層上的2個子整數為偶數； A7、任何一個整數，必定並且只能由其上一層的一個整數來產生。 以上所述的方法，其中0不是真正的整數，是一種表示，0表示從終止處
開始，因此O在整數結構樹上不存在。 所述步驟B包括
整數結構樹代碼信息包括1個或者多個按順序排列的數字或字符或者符 號，任何一個樹結點的代碼信息是由分段的獨立代碼組合而成，任何一個樹 結點的代碼信息含有信息遺傳的特徵；
整數樹代碼信息執行從右到左順序；
所述步驟C包括
Cl、代碼信息是由分段的獨立代碼按照順序排列的集合，整數結構樹是一 組代碼信息構成的集合；
C2、分段代碼有並且只有2個符號，分別代表第一個整數和第2個整數在 結點上出現的先後順序；
C3、依照整數的生長公式，代碼信息中分段代碼的數量等於層數；
C4、對整數的管理可以通過對代碼信息的管理來實現；
C5、代碼信息中層的位置以及分段代碼的位置可以唯一的決定該整數的
值；
所述步驟D包括
代碼信息包括該整數在創建過程中其家族的全部信息；代碼信息的識別是通過對分段代碼信息以及分段代碼所在層的位置的 識別來完成的；
一個完整的代碼信息的含義是全部的分段代碼信息的含義的集合； 代碼信息中包含有縱向和橫向的位置關係；
代碼信息是一張2維表，每個分段代碼是表裡的一個數據點； 結構樹是一個由多張2維表構成的集合；
一個代碼信息代表一個整數，每一層的分段代碼代表構成該整數的一個
加權值，全部分段代碼所代表的加權值的和就是這個代碼信息所代表的整數;
分段代碼所在的層數為指數N，若分段代碼是2個分叉的第一個，則指 數為N-1，其加權值為2^1，若分段代碼是2個分叉的第二個，則指數為N， 其加權值為2N;
所述步驟E包括
以2為因子分解給定的整數，判斷該整數是奇數或是偶數，然後選擇整數 樹的生長路徑；
把整數進行2的取模運算，把餘數進行轉換，成為樹結點的分段代碼，並 按照從右到左的順序進行排列；
如果倍數不為0，倍數繼續執行E2;
對整數進行排序處理或者定位處理將轉換為對樹結點的處理； 以上所述整數結構樹有並且只有一個根，根是整數結構樹的起點，是一個
虛擬的根，具有相同代碼信息的部分表示具有相同的祖先，整數結構樹上的
路徑展示了這些整數之間的關係。
以上所述整數結構樹可以無限分層，但每個結點的子結點數量必須有並且只有2個。
以上所述結構樹代碼信息的存儲方式可以是文件，資料庫，文件目錄，其 它的硬體介質。
從以上方案可以看出，本發明提供的整數樹的構建方法具有以下效果
1、 通過建立整數和結構樹之間的唯一性的對應關係，直觀、方便地 展示整數之間的內在關係；
2、 由於整數的定位可以轉換為尋找結構樹上的結點的位置，因此定
位速度基本上不受整數數量多少的影響，當整數數量增加時，定
位所花的時間線性增加，簡單、實用、速度快；
3、 在進行整數大小排序時，由於整數的比較轉換為結構樹上結點的 位置比較，因此數量增加時，比較時間按線性增加，降低了比較 時間，速度快。
圖1為本發明形成結構樹的處理流程圖2為本發明整數生長過程和整數結點代碼表示圖3為本發明整數結構樹示意圖。
具體實施例方式
為了使本發明的特徵和優點更加清楚明白，下面參照附圖結合具體實施例 對本發明作進一步詳細的說明。
參見圖l，以3層整數樹為例，詳細說明整數結構樹的形成方法。 圖1是根據本發明形成結構樹的處理流程圖。 步驟IOI、整數的生長規則以及生長公式。1， 2是全部整數的真正源頭，從1開始生長的整數全部是奇數，從2開始 生長的整數全部是偶數。
第N層的整數M生長出來的子整數有並且只有2個，其值為M + 2W和 M+2N+1。
步驟102、制定整數結構樹代碼信息的表示規則。
在本例整數樹中，代碼採用字符表示，分段代碼的長度為1個字符，用b 和d來表示，代碼的排列順序為從右向左，右邊的為左邊的長輩。
步驟103、整數樹只對分段代碼進行處理，樹結點的代碼信息是通過分段 代碼的合成來獲得，全部的樹結點的集合就構成了整數樹。 整數樹的存放形式可以是文件，資料庫，或者文件目錄等。 步驟104、讀取結點代碼信息，按照規則進行分解成若干個分段代碼，並 記錄分段代碼所在的縱向位置，分析每一個分段代碼的含義，並記錄分段代 碼所在的橫向位置，集合這些分析結果，就獲得了結點代碼信息的詳細含義。 在整數樹中，b,d是分段代碼，而bdbb則為一個含有4層信息的結點，代 表的整數為24"+23+22" + 2"= 19。
步驟105、讀取所有整數值，逐個轉換為由字符組成的代碼信息，這些代 碼信息是整數樹上的結點，進行整數大小排序時，先判斷層數，層多的大於 層少的結點，同一層中，按分段代碼的構造順序進行判斷，先構造的小於後 構造的，比如在同一層中，b小於d。
步驟201、按照層的方式展示整數在生長過程中的數學表達式。 步驟202、每一個整數在整數結構樹上對應的結點代碼值。 經過以上的步驟，就可以創建一個整數結構樹。參見圖2，圖3。圖2是根據本發明展示整數創建過程以及整數在整數樹上的結點代碼的示 意圖。
圖3是整數樹的結構示意圖。
步驟301、虛擬的根，對應的數字為0。 步驟302、第1層的2個數字，b為l， d為2。
步驟303、第2層的數字，沿著箭頭所指路徑提取每個結點的代碼，按照 從右向左順序排列，得到結點代碼值，該層展示了2個結點，為bd，dd，對應 的整數為4， 6。
步驟304、第3層的數字，沿著箭頭所指路徑提取每個結點的代碼，按照 從右向左順序排列，得到結點代碼值，該層展示了 4個結點，bbd，dbd,bdd,ddd， 對應的整數為8， 12， 10， 14。
下面是一個使用結構樹進行排序的實例。
1. 把這組整數從小到大排序:13，1,10,2,6，3,11，4,7,12,8，5,9,14
2. 轉換到整數樹上的節點:ddb，b,bdd，d，dd，bb，dbb,bd，bbb，，dbd，bbd，db,bdb,ddd
3. 其對應的整數為1,2 3,4,5,6 7,8,9,10,11,12,13,14 以上所述，僅以創建3層整數結構樹為例，對本發明創建整數結構樹的方
法進行了詳細的說明，以上實施例是一個採用整數樹對給定的一組數字進行 從小到大進行排序的具體實例；採用3個步驟就得到了排序的結果，第l，第 3步是對數字進行換算，第2步是採用整數樹的特性進行排序；從該例子中可 以看到，當需要排序的整數數量增加很大時，其排序所花費的時間按線性方 式增加；而傳統的方法中所花費的時間是按照級數方式增加；處理方法簡單， 直觀，大大減少了處理時間，具有很強的實用性。本發明所提供的方法同樣使用於其它領域，在其它領域的實現方法和以上所述的方法基本一致，這裡 不再贅述。
以上所述，僅為本發明的具體實施例而已，並非用以限定本發明的保護範圍。
權利要求
1、一種整數結構樹的構建方法，其特徵在於，該方法包括A、整數的生長規則以及生長公式；B、整數結構樹代碼信息的規則設計制定；C、整數結構樹代碼信息的合成和管理方法；D、整數結構樹代碼信息的分析識別方法；E、將整數通過計算機或者其它可以計算和存儲的設備進行處理，得到整數樹結點，通過對整數樹結點的處理獲得與直接處理整數一樣的效果。
2、 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述步驟A包括 Al、整數是由0開始，通過自我生長而成的；A2、 0可以當成一個特殊的整數，是一個符號，0表示從終止處開始； A3、整數是一個無限生長過程中的結果的集合；A4、整數的每次生長，必須有2個子整數並且只有2個子整數； A5、整數的生長方式假定第N層的一個結點的整數值為M，那麼其子 結點N+l的整數值分別為M + 2^n M+2N+1; 第0層的結點數值M-0，層數N^;第l層的結點數值，層數N4，所得到的整數由第O層來決定，為1和2; 生長公式是一個迭代方程式，即1V^的整數為+ 2N"和MN.,+2N; A6、MN層的父整數為奇數時，則其Mww層上的2個子整數為奇數;Mw層的父整數為偶數時，則其M!^層上的2個子整數為偶數；A7、任何一個整數，必定並且只能由其上一層的一個整數來產生。
3、 根據權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述的0不是真正的整數，是一種表示，表示從終止處開始，因此o在整數結構樹上不存在。
4、 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述步驟B包括整數結構樹代碼信息包括1個或者多個按順序排列的數字或字符或者符 號，任何一個樹結點的代碼信息是由分段的獨立代碼組合而成，任何一個樹結點的代碼信息含有信息遺傳的特徵；整數樹代碼信息執行從右到左順序。
5、 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述步驟C包括Cl、代碼信息是由分段的獨立代碼按照順序排列的集合，整數結構樹是一 組代碼信息構成的集合；C2、分段代碼有並且只有2個符號，分別代表第一個整數和第2個整數在 結點上出現的先後順序；C3、依照整數的生長公式，代碼信息中分段代碼的數量等於層數；C4、對整數的管理可以通過對代碼信息的管理來實現；C5、代碼信息中層的位置以及分段代碼的位置可以唯一的決定該整數的值。
6、 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述步驟D包括 代碼信息包括該整數在創建過程中其家族的全部信息； 代碼信息的識別是通過對分段代碼信息以及分段代碼所在層的位置的識別來完成的；一個完整的代碼信息的含義是全部的分段代碼信息的含義的集合； 代碼信息中包含有縱向和橫向的位置關係；代碼信息是一張2維表，每個分段代碼是表裡的一個數據點； 結構樹是一個由多張2維表構成的集合；一個代碼信息代表一個整數，每一層的分段代碼代表構成該整數的一個 加權值，全部分段代碼所代表的加權值的和就是這個代碼信息所代表的整數; 分段代碼所在的層數為指數N，若分段代碼是2個分叉的第一個，則指數為N-1，其加權值為2^"，若分段代碼是2個分叉的第二個，則指數為N， 其加權值為2N。
7、 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述步驟E包括El、以2為因子分解給定的整數，判斷該整數是奇數或是偶數，然後選擇 整數樹的生長路徑；E2、把整數進行2的取模運算，把餘數進行轉換，成為樹結點的分段代碼，並按照從右到左的順序進行排列；E3、如果倍數不為0，倍數繼續執行E2;E4、對整數進行排序處理或者定位處理將轉換為對樹結點的處理。
8、 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述整數結構樹有並且 只有一個根，根是整數結構樹的起點，是一個虛擬的根，具有相同代碼信息 的部分表示具有相同的祖先，整數結構樹上的路徑展示了這些整數之間的關 系。
9、 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述整數結構樹可以無 限分層，但每個結點的子結點數量必須有並且只有2個。
10、 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述結構樹代碼信息的 存儲方式可以是文件，資料庫，文件目錄，其它的硬體介質。
全文摘要
本發明公開了屬於整數論和計算機數據結構技術領域的一種整數結構樹的構建方法。該方法包括，整數的生長規則以及生長公式；整數結構樹代碼信息的規則設計制定；整數結構樹代碼信息的合成和管理方法；整數結構樹代碼信息的分析識別方法；將整數通過計算機或者其它可以計算和存儲的設備進行處理，得到整數樹結點，通過對整數樹結點的處理獲得與直接處理整數一樣的效果。採用本發明提供的方法，通過建立整數和結構樹之間的唯一性的對應關係，可以簡單、直觀、高效地發現整數之間的特徵關係，用戶在使用整數時，可以通過使用整數樹來達到同樣的效果，由於整數樹具有一定的規律性，在對整數樹進行處理時，效率得到了較大地提高，實用性強。
文檔編號G06F17/30GK101436188SQ200710177510
公開日2009年5月20日 申請日期2007年11月16日 優先權日2007年11月16日
發明者趙文銀 申請人:北京乾坤化物數位技術有限公司