C - 如何实现Set数据结构？

Question

在C中实现set数据结构（一组唯一值）是否有任何棘手的方法？集合中的所有元素都是相同的类型，并且存在巨大的RAM内存。

据我所知，对于整数来说，使用值索引数组可以非常快速地完成它。但是我想要一个非常通用的Set数据类型。如果一个集合可以包含它本身就会很好。

Answer 1

实现设置（和地图）功能的多种方式，例如：

• 基于树的方法（有序遍历）
• 基于散列的方法（无序遍历）

由于你提到了价值索引数组，让我们尝试基于哈希的方法，自然地建立在价值索引数组技术之上。

谨防advantages and disadvantages基于散列和基于树的方法。

您可以设计一个哈希集（hash-tables的一个特例）指向 hashable POD s的指针，{{3内部表示为 hashables 的固定大小的数组，其中：

• 存储桶中的所有 hashables 具有相同的哈希值
• 一个存储桶可以实现为chaining
• hashable 的哈希值用于索引存储桶数组（哈希值索引数组）
• 哈希集中包含的一个或多个 hashables 可能是（指向）另一个哈希集，甚至是哈希集本身（即自包含）是可能的）

随着大量内存的使用，您可以慷慨地调整数据桶的大小，并结合良好的哈希方法，大幅降低dynamic array or linked list of hashables的概率，实现几乎恒定的时间性能。

您必须实施：

• 正在散列的类型的collision
• 用于测试两个哈哈狗是否相等的类型的相等函数
• 哈希集contains / insert / remove功能。

您还可以使用hash function作为维护和管理存储桶的替代方法。

Answer 2

集合通常实现为binary tree的各种变体。 Red black trees表现最差。

这些也可用于构建map以允许键/值查找。

这种方法需要对集合的元素和地图中的键值进行某种排序。

如果您将集合成员资格限制为C中明确定义的类型，我不确定如何管理可能使用二叉树包含自身的集合...这些构造之间的比较可能会有问题。不过，你可以在C ++中轻松地完成它。

Answer 3

如果集合中的最大元素数（基础数据类型的基数）足够小，您可能需要考虑使用一个普通的旧数组（或者用您喜欢的语言称之为它们）。< / p>

然后你有一个简单的集合成员资格检查：如果元素n在集合中，则位n为1。你甚至可以从1计算'普通'成员，只有当集合包含自己时才将0等于1。

这种方法可能需要某种其他数据结构（或函数）从成员数据类型转换到位数组中的位置（并返回），但它会进行基本的集合操作（​​并集，交集，成员资格测试） ，差异，插入，删除，强制）非常非常容易。并且它只适用于相对较小的集合，您不希望将它用于我不认为的32位整数集。

Answer 4

在C中获得通用性的方法是void *，因此无论如何你都将使用指针，而指向不同对象的指针是唯一的。这意味着您需要一个包含指针的哈希映射或二叉树，这将适用于所有数据对象。

这样做的缺点是你不能独立输入rvalues。你不能有一个包含值5的集合;你必须为一个变量分配5，这意味着它不会匹配随机5.你可以输入它(void *) 5，并且出于实际目的，这可能适用于小整数，但如果你的整数可以得到如果大小足以与指针竞争，则失败的可能性非常小。

这也不适用于字符串值。给定char a[] = "Hello, World!"; char b[] = "Hello, World!";，一组指针会发现a和b不同。您可能希望对值进行哈希处理，但如果您担心哈希冲突，则应将字符串保存在集合中并执行strncmp()以将存储的字符串与探测字符串进行比较。

（浮点数存在类似问题，但尝试在集合中表示浮点数首先是一个坏主意。）

因此，您可能需要一个标记值，一个标记用于任何类型的对象，一个用于整数值，一个用于字符串值，对于不同类型的值可能更多。这很复杂，但可行。