Come appiattire l'albero tramite LINQ?

Quindi ho un albero semplice:

class MyNode
{
 public MyNode Parent;
 public IEnumerable<MyNode> Elements;
 int group = 1;
}

Ho un IEnumerable<MyNode>. Voglio ottenere un elenco di tutti MyNode(inclusi gli oggetti del nodo interno ( Elements)) come un unico elenco Where group == 1. Come fare una cosa del genere tramite LINQ?

Puoi appiattire un albero in questo modo:

IEnumerable<MyNode> Flatten(IEnumerable<MyNode> e) =>
    e.SelectMany(c => Flatten(c.Elements)).Concat(new[] { e });

È quindi possibile filtrare grouputilizzando Where(...).

Per guadagnare alcuni "punti per lo stile", converti Flattenin una funzione di estensione in una classe statica.

public static IEnumerable<MyNode> Flatten(this IEnumerable<MyNode> e) =>
    e.SelectMany(c => c.Elements.Flatten()).Concat(e);

Per guadagnare più punti per "uno stile ancora migliore", converti Flattenin un metodo di estensione generico che accetta un albero e una funzione che produce discendenti da un nodo:

public static IEnumerable<T> Flatten<T>(
    this IEnumerable<T> e
,   Func<T,IEnumerable<T>> f
) => e.SelectMany(c => f(c).Flatten(f)).Concat(e);

Chiama questa funzione in questo modo:

IEnumerable<MyNode> tree = ....
var res = tree.Flatten(node => node.Elements);

Se preferisci l'appiattimento in pre-ordine piuttosto che in post-ordine, cambia i lati del file Concat(...).

Il problema con la risposta accettata è che è inefficiente se l'albero è profondo. Se l'albero è molto profondo, fa saltare la pila. Puoi risolvere il problema utilizzando uno stack esplicito:

public static IEnumerable<MyNode> Traverse(this MyNode root)
{
    var stack = new Stack<MyNode>();
    stack.Push(root);
    while(stack.Count > 0)
    {
        var current = stack.Pop();
        yield return current;
        foreach(var child in current.Elements)
            stack.Push(child);
    }
}

Assumendo n nodi in un albero di altezza he un fattore di ramificazione considerevolmente inferiore a n, questo metodo è O (1) nello spazio stack, O (h) nello spazio heap e O (n) nel tempo. L'altro algoritmo fornito è O (h) nello stack, O (1) nell'heap e O (nh) nel tempo. Se il fattore di ramificazione è piccolo rispetto a n, h è compreso tra O (lg n) e O (n), il che illustra che l'algoritmo naïve può utilizzare una quantità pericolosa di stack e una grande quantità di tempo se h è vicino a n.

Ora che abbiamo un attraversamento, la tua query è semplice:

root.Traverse().Where(item=>item.group == 1);

Solo per completezza, ecco la combinazione delle risposte di dasblinkenlight ed Eric Lippert. Unità testata e tutto il resto. :-)

 public static IEnumerable<T> Flatten<T>(
        this IEnumerable<T> items,
        Func<T, IEnumerable<T>> getChildren)
 {
     var stack = new Stack<T>();
     foreach(var item in items)
         stack.Push(item);

     while(stack.Count > 0)
     {
         var current = stack.Pop();
         yield return current;

         var children = getChildren(current);
         if (children == null) continue;

         foreach (var child in children) 
            stack.Push(child);
     }
 }

Aggiornare:

Per le persone interessate al livello di nidificazione (profondità). Uno degli aspetti positivi dell'implementazione esplicita dello stack dell'enumeratore è che in qualsiasi momento (e in particolare quando si restituisce l'elemento) stack.Countrappresenta la profondità di elaborazione corrente. Quindi, tenendo conto di questo e utilizzando le tuple di valori C # 7.0, possiamo semplicemente modificare la dichiarazione del metodo come segue:

public static IEnumerable<(T Item, int Level)> ExpandWithLevel<T>(
    this IEnumerable<T> source, Func<T, IEnumerable<T>> elementSelector)

e yielddichiarazione:

yield return (item, stack.Count);

Quindi possiamo implementare il metodo originale applicando semplice Selectsu quanto sopra:

public static IEnumerable<T> Expand<T>(
    this IEnumerable<T> source, Func<T, IEnumerable<T>> elementSelector) =>
    source.ExpandWithLevel(elementSelector).Select(e => e.Item);

Originale:

Sorprendentemente nessuno (nemmeno Eric) ha mostrato il port iterativo "naturale" di un DFT di preordine ricorsivo, quindi eccolo qui:

    public static IEnumerable<T> Expand<T>(
        this IEnumerable<T> source, Func<T, IEnumerable<T>> elementSelector)
    {
        var stack = new Stack<IEnumerator<T>>();
        var e = source.GetEnumerator();
        try
        {
            while (true)
            {
                while (e.MoveNext())
                {
                    var item = e.Current;
                    yield return item;
                    var elements = elementSelector(item);
                    if (elements == null) continue;
                    stack.Push(e);
                    e = elements.GetEnumerator();
                }
                if (stack.Count == 0) break;
                e.Dispose();
                e = stack.Pop();
            }
        }
        finally
        {
            e.Dispose();
            while (stack.Count != 0) stack.Pop().Dispose();
        }
    }

Ho riscontrato alcuni piccoli problemi con le risposte fornite qui:

• Cosa succede se l'elenco iniziale di elementi è nullo?
• Cosa succede se c'è un valore nullo nell'elenco dei figli?

Costruito sulle risposte precedenti e ha prodotto quanto segue:

public static class IEnumerableExtensions
{
    public static IEnumerable<T> Flatten<T>(
        this IEnumerable<T> items, 
        Func<T, IEnumerable<T>> getChildren)
    {
        if (items == null)
            yield break;

        var stack = new Stack<T>(items);
        while (stack.Count > 0)
        {
            var current = stack.Pop();
            yield return current;

            if (current == null) continue;

            var children = getChildren(current);
            if (children == null) continue;

            foreach (var child in children)
                stack.Push(child);
        }
    }
}

E i test unitari:

[TestClass]
public class IEnumerableExtensionsTests
{
    [TestMethod]
    public void NullList()
    {
        IEnumerable<Test> items = null;
        var flattened = items.Flatten(i => i.Children);
        Assert.AreEqual(0, flattened.Count());
    }
    [TestMethod]
    public void EmptyList()
    {
        var items = new Test[0];
        var flattened = items.Flatten(i => i.Children);
        Assert.AreEqual(0, flattened.Count());
    }
    [TestMethod]
    public void OneItem()
    {
        var items = new[] { new Test() };
        var flattened = items.Flatten(i => i.Children);
        Assert.AreEqual(1, flattened.Count());
    }
    [TestMethod]
    public void OneItemWithChild()
    {
        var items = new[] { new Test { Id = 1, Children = new[] { new Test { Id = 2 } } } };
        var flattened = items.Flatten(i => i.Children);
        Assert.AreEqual(2, flattened.Count());
        Assert.IsTrue(flattened.Any(i => i.Id == 1));
        Assert.IsTrue(flattened.Any(i => i.Id == 2));
    }
    [TestMethod]
    public void OneItemWithNullChild()
    {
        var items = new[] { new Test { Id = 1, Children = new Test[] { null } } };
        var flattened = items.Flatten(i => i.Children);
        Assert.AreEqual(2, flattened.Count());
        Assert.IsTrue(flattened.Any(i => i.Id == 1));
        Assert.IsTrue(flattened.Any(i => i == null));
    }
    class Test
    {
        public int Id { get; set; }
        public IEnumerable<Test> Children { get; set; }
    }
}

Nel caso in cui qualcun altro lo trovi, ma deve anche conoscere il livello dopo aver appiattito l'albero, questo si espande sulla combinazione di Konamiman di dasblinkenlight e soluzioni di Eric Lippert:

    public static IEnumerable<Tuple<T, int>> FlattenWithLevel<T>(
            this IEnumerable<T> items,
            Func<T, IEnumerable<T>> getChilds)
    {
        var stack = new Stack<Tuple<T, int>>();
        foreach (var item in items)
            stack.Push(new Tuple<T, int>(item, 1));

        while (stack.Count > 0)
        {
            var current = stack.Pop();
            yield return current;
            foreach (var child in getChilds(current.Item1))
                stack.Push(new Tuple<T, int>(child, current.Item2 + 1));
        }
    }

Un'altra opzione è quella di avere un design OO adeguato.

ad esempio, chiedi MyNodedi restituire tutto appiattito.

Come questo:

class MyNode
{
    public MyNode Parent;
    public IEnumerable<MyNode> Elements;
    int group = 1;

    public IEnumerable<MyNode> GetAllNodes()
    {
        if (Elements == null)
        {
            return Enumerable.Empty<MyNode>(); 
        }

        return Elements.SelectMany(e => e.GetAllNodes());
    }
}

Ora potresti chiedere al MyNode di livello superiore di ottenere tutti i nodi.

var flatten = topNode.GetAllNodes();

Se non puoi modificare la classe, questa non è un'opzione. Ma per il resto, penso che questo potrebbe essere preferito a un metodo LINQ separato (ricorsivo).

Questo sta usando LINQ, quindi penso che questa risposta sia applicabile qui;)

void Main()
{
    var allNodes = GetTreeNodes().Flatten(x => x.Elements);

    allNodes.Dump();
}

public static class ExtensionMethods
{
    public static IEnumerable<T> Flatten<T>(this IEnumerable<T> source, Func<T, IEnumerable<T>> childrenSelector = null)
    {
        if (source == null)
        {
            return new List<T>();
        }

        var list = source;

        if (childrenSelector != null)
        {
            foreach (var item in source)
            {
                list = list.Concat(childrenSelector(item).Flatten(childrenSelector));
            }
        }

        return list;
    }
}

IEnumerable<MyNode> GetTreeNodes() {
    return new[] { 
        new MyNode { Elements = new[] { new MyNode() }},
        new MyNode { Elements = new[] { new MyNode(), new MyNode(), new MyNode() }}
    };
}

class MyNode
{
    public MyNode Parent;
    public IEnumerable<MyNode> Elements;
    int group = 1;
}

Combinando la risposta di Dave e Ivan Stoev nel caso in cui sia necessario il livello di annidamento e l'elenco appiattito "in ordine" e non invertito come nella risposta data da Konamiman.

 public static class HierarchicalEnumerableUtils
    {
        private static IEnumerable<Tuple<T, int>> ToLeveled<T>(this IEnumerable<T> source, int level)
        {
            if (source == null)
            {
                return null;
            }
            else
            {
                return source.Select(item => new Tuple<T, int>(item, level));
            }
        }

        public static IEnumerable<Tuple<T, int>> FlattenWithLevel<T>(this IEnumerable<T> source, Func<T, IEnumerable<T>> elementSelector)
        {
            var stack = new Stack<IEnumerator<Tuple<T, int>>>();
            var leveledSource = source.ToLeveled(0);
            var e = leveledSource.GetEnumerator();
            try
            {
                while (true)
                {
                    while (e.MoveNext())
                    {
                        var item = e.Current;
                        yield return item;
                        var elements = elementSelector(item.Item1).ToLeveled(item.Item2 + 1);
                        if (elements == null) continue;
                        stack.Push(e);
                        e = elements.GetEnumerator();
                    }
                    if (stack.Count == 0) break;
                    e.Dispose();
                    e = stack.Pop();
                }
            }
            finally
            {
                e.Dispose();
                while (stack.Count != 0) stack.Pop().Dispose();
            }
        }
    }

Basandosi sulla risposta di Konamiman e sul commento che l'ordinamento è inaspettato, ecco una versione con un parametro di ordinamento esplicito:

public static IEnumerable<T> TraverseAndFlatten<T, V>(this IEnumerable<T> items, Func<T, IEnumerable<T>> nested, Func<T, V> orderBy)
{
    var stack = new Stack<T>();
    foreach (var item in items.OrderBy(orderBy))
        stack.Push(item);

    while (stack.Count > 0)
    {
        var current = stack.Pop();
        yield return current;

        var children = nested(current).OrderBy(orderBy);
        if (children == null) continue;

        foreach (var child in children)
            stack.Push(child);
    }
}

E un esempio di utilizzo:

var flattened = doc.TraverseAndFlatten(x => x.DependentDocuments, y => y.Document.DocDated).ToList();

Di seguito è riportato il codice di Ivan Stoev con la caratteristica aggiuntiva di raccontare l'indice di ogni oggetto nel percorso. Ad esempio, cerca "Articolo_120":

Item_0--Item_00
        Item_01

Item_1--Item_10
        Item_11
        Item_12--Item_120

restituirà l'elemento e un array int [1,2,0]. Ovviamente è disponibile anche il livello di annidamento, come lunghezza dell'array.

public static IEnumerable<(T, int[])> Expand<T>(this IEnumerable<T> source, Func<T, IEnumerable<T>> getChildren) {
    var stack = new Stack<IEnumerator<T>>();
    var e = source.GetEnumerator();
    List<int> indexes = new List<int>() { -1 };
    try {
        while (true) {
            while (e.MoveNext()) {
                var item = e.Current;
                indexes[stack.Count]++;
                yield return (item, indexes.Take(stack.Count + 1).ToArray());
                var elements = getChildren(item);
                if (elements == null) continue;
                stack.Push(e);
                e = elements.GetEnumerator();
                if (indexes.Count == stack.Count)
                    indexes.Add(-1);
                }
            if (stack.Count == 0) break;
            e.Dispose();
            indexes[stack.Count] = -1;
            e = stack.Pop();
        }
    } finally {
        e.Dispose();
        while (stack.Count != 0) stack.Pop().Dispose();
    }
}

Ecco alcune implementazioni pronte per l'uso utilizzando Queue e restituendo l'albero Flatten prima a me e poi ai miei figli.

public static IEnumerable<T> Flatten<T>(this IEnumerable<T> items, 
    Func<T,IEnumerable<T>> getChildren)
    {
        if (items == null)
            yield break;

        var queue = new Queue<T>();

        foreach (var item in items) {
            if (item == null)
                continue;

            queue.Enqueue(item);

            while (queue.Count > 0) {
                var current = queue.Dequeue();
                yield return current;

                if (current == null)
                    continue;

                var children = getChildren(current);
                if (children == null)
                    continue;

                foreach (var child in children)
                    queue.Enqueue(child);
            }
        }

    }

Ogni tanto cerco di scalfire questo problema e di ideare la mia soluzione che supporti strutture arbitrariamente profonde (nessuna ricorsione), esegue il primo attraversamento in ampiezza e non abusa di troppe query LINQ o esegue preventivamente la ricorsione sui bambini. Dopo aver scavato nel codice sorgente .NET e provato molte soluzioni, ho finalmente trovato questa soluzione. Alla fine è stato molto vicino alla risposta di Ian Stoev (la cui risposta ho visto solo ora), tuttavia la mia non utilizza loop infiniti o ha un flusso di codice insolito.

public static IEnumerable<T> Traverse<T>(
    this IEnumerable<T> source,
    Func<T, IEnumerable<T>> fnRecurse)
{
    if (source != null)
    {
        Stack<IEnumerator<T>> enumerators = new Stack<IEnumerator<T>>();
        try
        {
            enumerators.Push(source.GetEnumerator());
            while (enumerators.Count > 0)
            {
                var top = enumerators.Peek();
                while (top.MoveNext())
                {
                    yield return top.Current;

                    var children = fnRecurse(top.Current);
                    if (children != null)
                    {
                        top = children.GetEnumerator();
                        enumerators.Push(top);
                    }
                }

                enumerators.Pop().Dispose();
            }
        }
        finally
        {
            while (enumerators.Count > 0)
                enumerators.Pop().Dispose();
        }
    }
}

Un esempio funzionante può essere trovato qui .