树形结构数据表设计与操作

程序设计过程中,我们常常用树形结构来表征某些数据的关联关系,如企业上下级部门、栏目结构、商品分类等等,通常而言,这些树状结构需要借助于数据库完成持久化。理想中树形结构应该具备如下特征:数据存储冗余度小、直观性强;检索遍历过程简单高效;节点增删改查CRUD操作高效。网上看到有两种方案:一种是直观而简单的设计思路,另一种是基于左右值编码的改进方案。感兴趣的可以查看树形结构的数据库表设计,接下来将根据这篇文章的数据讲下我的设计。


一、基本数据

    本文列举了一个食品族谱的例子进行讲解,通过类别、颜色和品种组织食品,树形结构图如下:

数据结构

二、基于索引链的Schema设计

原理很简单,每个节点都存储自身之上(包含自身)所有节点的关系链,上述数据可以描述为如下图所示:

node_id name level index_link
1 Food 0 1-
2 Fruit 1 1-2-
3 Meat 1 1-3-
4 Red 2 1-2-4-
5 Yellow 2 1-2-5-
6 Beef 2 1-3-6-
7 Pork 2 1-3-7
8 Cherry 3 1-2-4-8-
9 Banana 3 1-2-5-9-

三、实现代码

from django.db import models


class FoodModel(models.Model):
    name = models.CharField(max_length=64)
    level = models.SmallIntegerField()
    parent_id = models.IntegerField()
    index_link = models.CharField(max_length=255)

    @classmethod
    def create(cls, name, parent_id=None):
        if parent_id:
            parent = cls.objects.get(id=parent_id)
            level = parent.level + 1
            food= cls.objects.create(parent_id=parent_id, level=level, name=name)
            food.index_link = parent.index_link + '%d-' % food.id
            food.save()
        else:
            food= cls.objects.create(parent_id=0, level=0, name=name)
            food.index_link = '%d-' % food.id
            food.save()
        return food

    def get_parent_nodes(self, level=None):
        assert not level or level < self.level
        parent_id_list = self.index_link.split('-')[:-2]
        parent_nodes = FoodModel.objects.filter(id__in=parent_id_list)
        if level:
            parent_nodes = parent_nodes.filter(level=level)
        return parent_nodes

    def get_child_nodes(self, level=None):
        assert not level or level > self.level
        child_nodes = FoodModel.objects.filter(index_link__contains=self.index_link)
        if level:
            child_nodes = child_nodes.filter(level=level)
        return child_nodes

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