Question

我目前正在尝试找到适合我案例的最佳数据结构/算法：

我收到单个唯一的随机ID（uint32_t），并创建一个与每个新ID相关联的元素。

我需要从id中检索元素。
我还需要按照创建顺序从任何元素（甚至id）访问下一个和前一个元素。创建的顺序主要取决于当前的元素，它总是可以放在一边，所以新元素应该是它的下一个元素。

以下是一个例子：

(12) <-> (5) <-> (8) <-> (1)
 ^                        ^
 '------------------------'

如果我假设当前元素为（8）并且创建了一个新元素（3），它应该如下所示：

(12) <-> (5) <-> (8) <-> (3) <-> (1)
 ^                                ^
 '--------------------------------'

要考虑的重要事项是插入，删除和搜索几乎以相同（高）频率发生。不完全确定有多少元素会同时存在，但我会说max~1000。

知道了所有这些，我考虑使用带有id的AVL作为排序键，同时保留前一个和下一个元素。

在C语言中，类似这样：

struct element {
  uint32_t id;
  /* some other fields */
  struct element *prev;
  struct element *next;      
}

struct node {
   struct element *elt;
   struct node *left;
   struct node *right;
};

static struct element* current;

另一个想法可能是使用哈希映射，但后来我需要找到正确的哈希函数。不完全确定它在实践中总是胜过AVL这个数量的元素。这取决于哈希函数。

AVL是个好主意还是我应该考虑其他事情呢？

谢谢！

Answer 1

您正在寻找java LinkedHashMap

中所谓的变体

这基本上是hash-table和（双向）linked list 的组合。

链接列表具有所需顺序的元素。在O(1)中完成在已知位置插入元素（假设您有指向正确位置的指针）。同样适用于删除。链表包含所需顺序的所有元素。

第二个数据结构是哈希映射（或树映射）。此数据结构从密钥（您的唯一ID）映射到链接列表中的POINTER。这样，给定一个id - 你可以快速找到它在链表上的位置，从那里你可以轻松访问下一个和前一个元素。

用于插入的高级伪代码：

insert(x, v, y): //insert key=x value=v, after element with key=y if x is in hash-table: abort p = find(hash-table,y) //p is a pointer insert_to_list_after(x,v,p) //insert key=x,value=v right after p add(hash-table,x,p) //add x to the hash-table, and make it point to p.

用于搜索的高级伪代码：

search(x): if x is not in hash-table: abort p = find(hash-table,x) return p->value;

删除应该与插入非常相似（并且同时复杂）。

请注意，找到x之后的元素
也相当容易
p = find(hash-table,x) if (p != NULL && p->next != NULL): return p->next->value

Answer 2

我的建议是你使用两种数据结构的组合 - 按照插入顺序存储元素的列表和用于在id和list节点之间实现关联数组（map）的哈希映射或二进制搜索树。您将使用关联数组执行搜索，并且可以使用列表访问相邻元素。删除也相对容易，但您需要从两个结构中删除。

如果使用二叉搜索树，则查找/插入/删除的复杂性将为log(n)，如果使用哈希表，则预期复杂性是常量。

Answer 3

您一定要考虑Skip List数据结构。

它似乎非常适合您的情况，因为它具有预期的O(log(n))插入/搜索/删除，如果您有指向节点的指针，则可以在O(1)中找到上一个和下一个元素只需移动指针即可。

结论是，如果你刚刚创建了一个节点，你有一个指向它的指针，你可以在O(1)时间内找到prev / next元素。

最好的算法从随机ID中检索元素

3 个答案: