寻找特殊的 C++ 数据结构答案

【问题标题】：Looking for special C++ data structure寻找特殊的 C++ 数据结构
【发布时间】：2011-10-24 01:06:21
【问题描述】：

我正在寻找满足以下条件的数据结构（或数据结构的组合）的 C++ 实现：

提前感谢您的任何建议

达利博尔

（编辑）答案：

我选择的答案描述了满足所有这些要求的数据结构。然而，正如 Maxim Yegorushkin 所建议的， boost::multi_index 提供的功能与上述功能非常接近。

（编辑）某些要求未正确指定。根据更正(:original)

进行修改

（编辑）我找到了接受的答案中描述的数据结构的实现。到目前为止，它按预期工作。它叫counter tree

（编辑）考虑使用 sp2danny 建议的 AVL-Array

【问题讨论】：

您不能拥有多行 cmets。最好编辑问题。
也许是一个 boost.multi_index 和一个底层向量加上一个用于快速查找的集合类型索引...
在标准库中没有这样的容器可以满足您的所有要求。另外，即使理论上我也不相信存在这样的容器。您应该优先考虑您的要求，以便我们可以想到最合适的东西
您的要求列表排除了使用任何已知的 single 数据结构。你会遇到所有这些的唯一方法是使用组合多个数据结构的东西（例如Kerrek提到的boost::multi_index）
如果有这样的容器，那将是标准库中唯一的一个。

【解决方案1】：

请参阅此处：STL Containers（向下滚动页面以查看有关算法复杂性的信息），我认为 std::deque 符合您的要求。

【讨论】：

【解决方案2】：

根据您的要求 boost::multi_index 使用两个索引就可以了。

第一个索引是ordered index。它允许 O(log(n)) 插入/查找/删除。第二个索引是random access index。它允许随机访问，并且元素按插入顺序存储。对于这两个索引，当其他元素被删除时，迭代器不会失效。从一个迭代器转换到另一个迭代器是 O(1) 操作。

【讨论】：

我猜你必须小心跟踪你拥有的迭代器。此外，是否按O(N) 或O(N*log(N)) 的顺序遍历所有项目？ IE。是迭代器的operator++O(1)还是O(log(N))？
有序索引的文档没有说明operator++ 的复杂性。但是，它实现为红黑树，所以迭代器的operator++的复杂度与std::set或std::map的复杂度相同。即 O(1)。
迭代所有项目的复杂性并不重要。我想我在提供的规范中不清楚。我只需要按插入的顺序访问这些项目。我没有别的东西可以订购它们（那将是有用的），所以我认为这不符合 boost::multi_index 的有序索引。随机访问索引似乎几乎可以解决问题，除了在序列末尾以外的任何位置插入/删除元素具有 O(log(n)) 复杂度
@Dalibor：看来你对boost::multi_index 不熟悉。我建议您阅读Tutorial，然后重新阅读我的答案。

【解决方案3】：

让我们来看看这些......

平均项目查找时间最糟糕的是 O(log(n)) 复杂度

移除/插入项目不会使之前获得的迭代器失效

提供最坏 O(log(n)) 复杂度的项目插入和删除

这几乎是在尖叫“树”。

提供随机访问迭代器（连同迭代器比较）

给定一个迭代器，我可以找出容器中指向的项目的序数位置，最坏的情况是 O(log(n)) 复杂度

项目的迭代顺序与添加到容器中的顺序相同

我假设您提供的随机访问迭代器的索引是按插入顺序排列的，因此[0] 将是容器中最旧的元素，[1] 将是下一个最旧的元素，依此类推。意味着，在删除时，为了使迭代器有效，迭代器内部不能存储索引，因为它可能会在没有通知的情况下更改。因此，仅使用 map 并以插入顺序为键是行不通的。

鉴于此，除了通常的成员之外，树的每个节点都需要跟踪每个子树中有多少元素。这将允许使用O(log(N)) 时间进行随机访问。我不知道有一套现成的代码，但子类化 std::rb_tree 和 std::rb_node 将是我的出发点。

【讨论】：

【解决方案4】：

AVL-Array 应该符合要求。

【讨论】：

【解决方案5】：

这是我的符合要求的“lv”容器，O(log n) 插入/删除/访问时间。 https://github.com/xhawk18/lv

容器是只有头文件的 C++ 库，并且具有与其他 C++ 容器相同的迭代器和函数，例如列表和向量。

“lv”容器是基于rb-tree的，它的每个节点都有一个关于子树中节点数量的大小值。通过检查树的左/右孩子的大小，我们可以快速随机访问节点。

【讨论】：