如何在树访问者中进行每节点缓存

Question

我有一个应用程序，想要计算通过布尔运算（内部节点）组合的基元树（叶节点）的不同表示（网格，体素化，有符号距离函数......）。

我的第一个方法是为每个不同的表示编写一个带有虚拟getter函数的抽象基类，并在各个节点上缓存中间结果，只要它们的子树没有变化（这将刷新它们的子树）高速缓冲存储器）。

然而，我对树结构与每种不同表示的丑陋耦合感到不满意。为了缓解这个问题，我删除了抽象基类，而是为每个表示设置了一个访问者。

这将树与表示整齐地分离，但让我遇到了我现在需要在其他地方缓存中间结果的问题，这就是我的问题开始的地方。

TL; DR

如何在树的内部节点缓存（任意多种不同类型的）中间值，而不使树依赖于值类型？

我的方法

要求提供两种选择：

• 将数据存储在树中但使用类型擦除
• 将数据存储在树外，并以某种方式＆＃34; connect＆＃34;它到节点

第一个让我感到困惑的是一些效率问题：我可以轻松地在节点中添加boost::any（或类似的东西）的容器，但是每个访问者都必须在整个容器中搜索它[＆＃39;自己的数据。

第二个中的分离引入了将缓存保持为当前树的最新问题。如果树中有更改（删除，更改节点），则缓存的值必须至少无效。我的直觉是使用一些哈希函数和unordered_map，但我也遇到了一些问题：

• 我不能将treenodes本身用作键，所以我需要引入另一个只引用树节点并在树中表示它们的类
• 引用unordered_map键中的值需要删除所有删除了引用的条目，或者我们在unordered_map中有一个可能被触发的悬空引用（/指针）重新散列
• 树中的更改需要重建unordered_map，因为密钥可能已更改

我错过了一些明显的解决方案吗？ 你喜欢哪种方法（以及为什么）？

Answer 1

我曾遇到类似的问题，我的解决方案如下：

1. 让每个节点都有唯一的标识符。
2. 让每个节点都有一个版本号。使节点的计算值无效的修改只会增加版本号。
3. 让每个访问者都有一个缓存地图，其中ID对是密钥，映射到版本/值对。
4. 当（重新）走树时，在地图中查找节点的条目。如果版本正确，请使用缓存的值。如果它已过时，请计算新值并替换旧版本/值对。

首先，我使用节点的地址作为ID，但出于内存原因，我不得不重复使用子树并选择路径作为ID。这样的路径具有以下优点：可以由每个访问者计算并且不需要存储在节点处。在我的例子中，每个节点最多可以有两个子节点，因此路径只是一组左/右决策，可以存储在一个简单的无符号整数中，并带有一些位移（我的树永远不会达到32的深度） ，所以一个32位无符号绰绰有余的关键）。