Question

假设我有一个IPRange对象，定义如下：

public class IPRange {
    public IPAddress Start { get; set; }
    public IPAddress End { get; set; }
    public string Description { get; set; }
    public DateTime ExpireDate { get; set; }
}

然后我有一个IPRange[]的对象，其中有数百个或数千个条目，这些条目具有范围开始/结束的所有不同（合理）值。

var myArray = new IPRange[...];

现在；如果我有IPAddress，那么确定它是否在任何范围内的最快方法是什么？假设：

该阵列将专门包含与我们要匹配的IP相同的AddressFamily（IPv4 / IPv6）的项目
范围可能或可能不“重叠”
一个IPRangeComparer（实现IComparer<IPRange>，首先按范围开始排序，然后（在同一开始之内）按范围结束）和IPRangeEqualityComparer（实现IEqualityComparer<IPRange>，对于IPAddressComparer（实现IComparer<IPAddress>（将IP视为字节数组，按数值对它们进行排序）进行处理），ExpireDate也可以返回相同的范围开始和范围结束的true。

为了使事情更糟一点，IPRange还具有DateTime（IPRange[]）属性。 IPRange[]中的条目可能随时过期；因此我们还需要考虑到这一点。 <span以设定的时间间隔（例如每小时一次）被“重新加载”，因此定期从阵列中“清除”过期的项目。但从技术上讲，范围可能已过期，但仍在阵列中以进行下一次重新加载。我认为这并不是一个很大的问题，但是当我第一次尝试解决这个问题时确实增加了一点复杂性。

我可以简单地遍历提供O（n）性能的项目，但是我希望它的性能（好得多）。我最初从二进制搜索实现开始，以快速定位数组中的范围，但是一旦找到一个范围，数组中可能就存在着更多的左/右范围，这便使我再次从那里得到O（n）（可能更糟），具体取决于我们从那里走的路。

我想知道什么算法或数据结构（如果有）在这方面会有所帮助。您可能会说我正在尝试实施白名单（或黑名单，无论如何），并且需要快速分辨出该列表中是否包含IP。找到匹配范围后，便无需再寻找了。我不介意每个间隔都“（重新）构建”数据结构。我可以在后台任务中执行此操作，这样可能会花费一些时间而不必担心。

在我的查看列表中，没有特定顺序的是：B树，R（*）树，希尔伯特R树，增强间隔树和this question I just found似乎有一些有趣的信息

Answer 1

该解决方案是针对算法问题的算法解决方案，我不知道如何在C#中很好地编程，并且解释也不是关于IP的。

主要思想-创建一个由“子范围”组成的数组（不是真正的术语-稍后将进行解释），该数组中的每个元素都将包含指向实际范围的指针。
如果您具有范围(1,5), (3,7)，则“子范围”将为(1,3), (3,5), (5,7)。并且每个新范围都将具有指向实际范围的指针-(1,3) -> (1,5)，(3,5) -> (1,5), (3,7)和(5,7) -> (3,7)。

按开始时间对范围进行排序后，您可以在范围内一次迭代创建此数组，并具有一个帮助器数组，该数组可以保留所有仍然有效的范围。

创建此结构后，您可以搜索数字并查看其所在的“子范围”。可以在子范围的起点（即以下子范围的终点）上使用二进制搜索进行操作）。

让我们分析一些复杂性。每个范围只能将其他范围拆分两次，因此数组的大小为n，但每个元素也可以容纳n指针，因此大小为O(n^2)（也许可以更小如果您以摊销的方式对此进行分析）。大小为O(n^2)。
由于最终结构将位于O(n^2)中，因此构建时间也为O(n^2)。但是搜索时间-重要的是，将在O(log n)中。

搜索IP范围-算法/数据结构？

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