什么是具有快速插入+删除和部分反转的良好数据结构？

Question

我正在用C ++编写一个算法，为此我需要一个数据结构来存储一系列n个数据点。也就是说，我想存储元素v[0],v[1],...,v[n-1]。我确实关心订单。

我希望快速开展的行动是：

1. 顺序访问（即访问v[0]，然后访问v[1]等等，并具有编辑值的功能）;

2. 点重定位，即

   {v[0],v[1],...,v[i],v[i+1],...,v[j-1],v[j],v[j+1],...,v[n-1]} - ＆gt; {v[0],v[1],...,v[i],v[j],v[i+1],...,v[j-1],v[j+1],...,v[n-1]};

3. 部分回归，即

   {v[0],...,v[i],v[i+1],...,v[j-1],v[j],v[j+1],...,v[n-1]} - ＆gt; {v[0],...,v[i],v[j],v[j-1],...,v[i+1],v[j+1],...,v[n-1]}。

似乎我可以使用XOR-linked list来实现我的算法，它会给出最小的复杂度（上面的操作将为O(1)，为我的算法提供O(n^2)。但我知道，XOR链表被认为是一个丑陋的数据结构＆＃34; （[1]，[2]）。

这对于什么是好的数据结构呢？更确切地说，还有其他常用的数据结构，在O(1)时间内实现这些操作吗？

Answer 1

这取决于你没有提到的更多因素。

首先，它取决于元素的大小及其复制代码。如果你有小元素（大约64字节或更少）并且他们的复制（或移动）是便宜的（甚至是微不足道的（在POD类型意义上）），那么使用std::vector可能是一个非常很好的选择，即使是“更糟糕”的时间复杂性（顺便说一句，作为未来的小窍门，不要过于追求最小的时间复杂性，它只是整个故事的一部分）。

如果您的元素琐事，尤其如此，因为向量中的旋转操作将非常快（尽管仍为O（n）），而其他操作在与链表相比的时间复杂度。

其次，这取决于您执行上述不同操作的频率。通过链表进行顺序访问实际上效率很低，如果经常进行遍历，通常不建议使用它们。

如果您的元素太小而您考虑使用XOR链接列表（为每个元素节省一个指针），那么您可能根本不应该使用链接列表。说实话，我不确定XOR链接列表是否真的值得（但我不想进入）。

总的来说，我不得不说你应该测试这三个选项：linked-list（std::forward_list或std::list），std::vector或者指针向量（例如std::vector< std::unique_ptr<T> >）。另一个选择可能是unrolled linked-list，但这只会在我提到的因素的特定制度中有用。

我重申，我说测试他们，因为这是你知道什么是最好的唯一方法。 “分析”仅用于经验法则，不再是我最喜欢的引用之一：

  

就数学定律而言，它们指的是现实，它们并不确定;只要他们确定，他们就不会提到现实。 （阿尔伯特爱因斯坦）

Answer 2

我只会使用std::vector<T>，如果您发现在实践中操作过于昂贵，那么只会寻找可能更有效的数据结构。

1. std::vector<T>的顺序访问非常有效。
2. std::rotate algorithm适用于操作2.
3. std::reverse algorithm适用于操作3。

上述算法位于<algorithm> header。