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利用PHP递归构建树形数据结构教程

霞舞

发布： 2025-07-22 14:26:23

原创

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利用PHP递归构建树形数据结构教程

本文详细介绍了如何使用PHP递归函数将扁平化的父子关系数组转换为嵌套的树形结构。通过分析常见错误并提供修正后的代码示例，本教程旨在帮助开发者高效地处理层级数据，实现如菜单、分类或评论回复等场景的动态生成和展示。

1. 理解树形数据结构及其应用场景

在web开发中，我们经常需要处理具有层级关系的数据，例如网站导航菜单、商品分类、组织架构图或评论回复列表。这类数据通常存储在数据库中，以扁平化的形式呈现，即每条记录包含一个 id 和一个 parentid 来标识其父子关系。然而，为了更好地展示或操作这些数据，我们往往需要将其转换为嵌套的、树形的结构。

例如，我们有以下扁平化的数据数组，它描述了一个简单的层级关系：

$indexes = [
    ['id' => 1, 'parentid' => 0, 'route' => 'root', 'title' => 'root'],
    ['id' => 2, 'parentid' => 1, 'route' => 'parent', 'title' => 'parent'],
    ['id' => 3, 'parentid' => 2, 'route' => 'child', 'title' => 'child']
];

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我们的目标是将其转换为如下所示的嵌套结构，其中子元素被封装在父元素的 pages 数组中：

$index=[
  [
    'id'=>1,
    'pages' => [
       [
         'id'=>2,
         'pages' => [
          [
            'id'=>3
          ]
     ]
];

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2. 递归构建树形结构的核心思想

递归是一种强大的编程技术，它允许函数调用自身来解决问题。在构建树形结构时，递归的核心思想是：

查找直接子元素： 对于给定父ID，遍历所有元素，找出直接以该父ID为 parentid 的子元素。
递归处理子元素： 对于每个找到的子元素，以其自身的 id 作为新的父ID，再次调用函数，查找其下属的子元素。
构建层级： 将递归调用返回的子元素集合添加到当前元素的特定键（例如 pages）下。

3. 常见错误分析与修正

在尝试实现上述逻辑时，开发者可能会遇到一些常见的错误。以下是原始代码片段及其存在的问题：

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function buildSubs(array $elms, int $parentId = 0)
{
    $branch = [];
    foreach ($elms as $elm) {
        if ($elm['parentid'] == $parentId) {
            $children = buildSubs($elms, $elm['id']);
            if ($children) {
                // 错误点1：这里应该是 $elm['pages'] = $children; 而不是 $elms['pages']
                $elms['pages'] = $children; 
            }
            $branch[] = $elm;
        }
    }
    return $branch;
}

// 错误点2：如果想构建完整的树，初始 $parentId 应该从根节点（通常是0）开始
$parentid = 1; 
$indexes = buildSubs($indexes, $parentid);
var_dump($indexes);

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错误分析：

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变量引用错误： 在 if ($children) 块中， $elms['pages'] = $children; 试图修改传入函数的整个 $elms 数组，而不是当前正在处理的单个元素 $elm。这导致子节点未能正确附加到其父节点上。
初始父ID选择： 如果目标是构建整个树形结构（从根节点开始），那么首次调用 buildSubs 时，$parentId 应该设置为根节点的 parentid，通常是 0。如果设置为 1，则只会构建以 id=1 为根的子树。

4. 正确的递归实现

根据上述分析，我们对 buildSubs 函数进行修正，并展示如何正确调用以构建完整的树形结构：

<?php

function buildSubs(array $elms, int $parentId = 0): array
{
    $branch = []; // 用于存储当前层级的子元素
    foreach ($elms as $key => $elm) {
        // 检查当前元素的 parentid 是否与传入的 parentId 匹配
        if ($elm['parentid'] == $parentId) {
            // 找到直接子元素后，递归调用 buildSubs 查找其子级
            // 注意：这里传入的是完整的 $elms 数组，以便在所有元素中查找
            $children = buildSubs($elms, $elm['id']);

            // 如果当前元素有子级，将其添加到当前元素的 'pages' 键下
            if ($children) {
                $elm['pages'] = $children;
            }
            // 将处理后的当前元素添加到当前层级的 $branch 数组中
            $branch[] = $elm;
            // 可选：如果元素处理后不再需要，可以从 $elms 中移除以优化性能（对于非常大的数据集）
            // unset($elms[$key]); 
        }
    }
    return $branch; // 返回当前层级的元素集合
}

// 原始扁平化数据
$indexes = [
    ['id' => 1, 'parentid' => 0, 'route' => 'root', 'title' => 'root'],
    ['id' => 2, 'parentid' => 1, 'route' => 'parent', 'title' => 'parent'],
    ['id' => 3, 'parentid' => 2, 'route' => 'child', 'title' => 'child']
];

// 调用函数构建完整的树形结构，从 parentid 为 0 的根节点开始
$fullTree = buildSubs($indexes, 0);

// 输出结果
echo '<pre>';
var_dump($fullTree);
echo '</pre>';

?>

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代码解析：

buildSubs(array $elms, int $parentId = 0): array：函数接受完整的扁平化数组 $elms 和当前要查找的父ID $parentId。默认 $parentId 为 0，方便从根节点开始构建。
$branch = [];：初始化一个空数组，用于收集当前 $parentId 下的所有直接子元素。
foreach ($elms as $key => $elm)：遍历所有元素。
if ($elm['parentid'] == $parentId)：判断当前元素是否是 $parentId 的直接子元素。
$children = buildSubs($elms, $elm['id']);：递归调用。如果当前元素是直接子元素，就以它的 id 作为新的 $parentId，再次调用 buildSubs 来查找它的所有子孙。
if ($children) { $elm['pages'] = $children; }：如果递归调用返回了子元素（即 $children 不为空），则将这些子元素赋值给当前元素的 pages 键。这是关键修正点，确保子元素被正确地附加到其父元素内部。
$branch[] = $elm;：将处理完毕（可能已包含 pages 键）的当前元素添加到 $branch 数组中。
return $branch;：返回当前层级的所有已处理元素。

预期输出：

Array
(
    [0] => Array
        (
            [id] => 1
            [parentid] => 0
            [route] => root
            [title] => root
            [pages] => Array
                (
                    [0] => Array
                        (
                            [id] => 2
                            [parentid] => 1
                            [route] => parent
                            [title] => parent
                            [pages] => Array
                                (
                                    [0] => Array
                                        (
                                            [id] => 3
                                            [parentid] => 2
                                            [route] => child
                                            [title] => child
                                        )

                                )

                        )

                )

        )

)

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这个输出正是我们期望的完整树形结构。

5. 注意事项与优化

性能考量： 对于非常大的数据集（例如数万条记录），每次递归调用都遍历整个 $elms 数组可能会导致性能问题。在这种情况下，可以考虑以下优化：
- 预处理为哈希表： 在递归开始前，将 $elms 数组转换为以 id 为键的哈希表（或关联数组），这样可以通过 id 直接访问元素，避免重复遍历。
- 传递引用： 如果在递归过程中需要修改原始数组（例如，将已处理的元素从 $elms 中移除以减少后续遍历的范围），可以将 $elms 作为引用传递给函数。
- 迭代法： 对于极端大数据量，非递归的迭代方法（如广度优先搜索或深度优先搜索）可能更优，但实现复杂度通常更高。
内存消耗： 深度递归可能会消耗较多的栈内存。PHP的默认递归深度限制通常足以应对大多数情况，但如果层级非常深，可能需要调整 php.ini 中的 xdebug.max_nesting_level（开发环境）或考虑非递归方案。
灵活性：
- 根节点处理： 确保你的数据中有一个明确的根节点（例如 parentid = 0 或 null）以便于从顶部开始构建。
- 子节点键名： 可以根据需求修改存储子节点的键名，例如 children、sub_items 等，只需修改 if ($children) { $elm['pages'] = $children; } 中的 pages 即可。
- 返回数据： 如果你只需要树中特定字段（如 id 和 pages），可以在递归函数中过滤掉其他字段，或者在函数外部对结果进行后处理。

总结

通过本教程，我们学习了如何利用PHP的递归功能，将扁平化的父子关系数组转换为易于处理和展示的嵌套树形结构。理解递归的核心思想、识别并修正常见错误是掌握这一技术的关键。在实际应用中，根据数据规模和性能要求，可以进一步考虑优化策略，以构建高效、健壮的层级数据处理方案。

以上就是利用PHP递归构建树形数据结构教程的详细内容，更多请关注php中文网其它相关文章！