关于数据结构的建议

Question

我一直在努力寻找满足这些要求的合适数据结构：

1. 此数据结构的元素按块组织。这些块的顺序有些无关紧要，但是块中的元素保持一定的顺序。
2. 插入次数不频繁。
3. 搜索要频繁得多。
4. 检索数据结构中元素的索引至关重要。
5. 一旦搜索到数据结构的元素，则应该可以轻松访问数据结构中的下一个或上一个（高度）元素。

考虑到这一点，我有以下注意事项：

• 链表或双链表对于需求1、2、4和5可能是最佳的，但会强制进行线性搜索，从而损害了需求。 3。
• 哈希表解决要求。 3，但据我所知在要求中存在问题。 5，因为在使用散列时，人们会失去对数据结构内元素位置的控制。

开发与我需要的顺序匹配的哈希函数可能很棘手，因为输入键可以是部分随机的。

我正在考虑的一种可能的解决方案（在C语言中）是保留一个指向保持插入顺序（或我需要的顺序）的元素的指针数组，然后再创建一个使用哈希对元素进行排序的第二个指针数组功能。第一个数组可用于快速访问元素并查找邻居，而第二个数组可用于快速搜索元素。但是不知何故，我觉得事情太复杂了，我不想重新发明轮子。

您怎么看？任何建议都将不胜感激。

非常感谢

Answer 1

在这种情况下，数组可能是最好的数据结构。

插入数组涉及为新元素搜索正确的插槽，然后使用memmove将所有较大的元素移到右侧。如果插入很频繁，那么这可能会很昂贵，但是如果不像您所说的那样频繁插入，那应该不会有问题。然后，您可以通过索引O(1)进行检索并进行O(log n)搜索。

维护指向实际数据的指针数组是一个好举动，因为这意味着您在插入新元素时只复制指针而不是完整的数据结构。

因此，您有一个数组，其中包含仅附加到其上的数据，以及一个指针数组，每个插入都使用该数组（即找到正确的位置并移位）。

Answer 2

搜索树呢？除4外，它非常适合您的所有需求。

要满足此要求，您可以为每个节点维护一个额外的计数器。该计数器将记录该节点下方子树中的节点数。

添加计数器将允许在执行搜索操作时找到目标节点的索引（有关示例，请参见here）。这将使插入操作变得更加复杂，因为在插入节点之后，您还需要更新所有祖先树中的计数器，但是由于您说不会插入太多，因此这不成问题。

Answer 3

可能是“链式哈希表”，其中哈希表中的每个索引都是一个双向链接列表。在您的示例中，我想每个“块”都将由这样的双向链接列表表示。

这可以快速搜索块，但是搜索块内单个元素的速度相对较慢。块内的项目数很重要。但是，您将立即获得下一个/上一个项目，并且从那里遍历列表也将很快。链接列表也可以实现为数组，与单个节点的堆分配相比，它对数据高速缓存内存更友好。

或者，您可能使用类似的哈希表，但对每个索引使用二进制搜索树。您将快速搜索，并且可以很好地扩展大量数据。检索下一个/上一个项目的速度将如此缓慢，因为您必须检查左/右叶子是否存在，否则请检查父节点。