电话簿的数据结构

Question

一家移动电话公司将推出一款现有智能手机的新型号，最大内存为 2 GB。作为一名程序员，您的任务是开发应用程序以更好地利用其电话簿资源。

您应该记住，单个联系人可以按字母顺序存储为“名字”、“姓氏”和“电话号码”。随着时间的推移，电话簿会随着新联系人的出现或从电话簿中删除而更新。

以下是您在执行所需任务时必须牢记的两个因素。

空间限制，如您所知，可用空间有限。访问特定联系人所需的时间，不得超过给定阈值。

作为程序员，您将使用哪种数据结构来执行上述任务，请提供适当的理由来支持您的答案？

Answer 1

我会使用 trie。

在计算机科学中，trie，也称为数字树，有时也称为基数树或前缀树（因为它们可以通过前缀搜索），是 用于存储动态集合的有序树数据结构或 键通常是字符串的关联数组。不同于二进制 搜索树，树中没有节点存储与之关联的键 节点;相反，它在树中的位置定义了它使用的键 已关联的。一个节点的所有后代都有一个共同的前缀 与该节点关联的字符串，根与 空字符串。值不一定与每个 节点。相反，值往往只与叶子相关联，并且与 一些与感兴趣的键对应的内部节点。为了 前缀树的空间优化表示，请参阅紧凑前缀树。 在显示的示例中，键在下面的节点和值中列出 他们。每个完整的英文单词都有一个任意整数值 与之相关联。 trie 可以看作是一个树形的确定性 有限自动机。每种有限语言都是由 trie 生成的 自动机，每个trie可以压缩成一个确定性的 非循环有限状态自动机。

来自*页面的特里树图片

与二叉搜索树相比，trie 具有许多优点。trie 还可以用于替换哈希表，它具有以下优点：

1. 在最坏的情况下，在 Trie 中查找数据会更快，O(m) 时间 （其中 m 是搜索字符串的长度），与不完美的比较 哈希表。一个不完美的哈希表可能有键冲突。这 不完美哈希表中最坏情况的查找速度是 O(N) 时间，但是 更典型的是 O(1)，花费 O(m) 时间评估 哈希。
2. 无需提供散列函数或更改散列 随着更多的键被添加到 trie 中。
3. trie 可以通过键提供条目的字母顺序。

根据 Wikipedia 页面，Trie 是一种非常适合表示预测文本或自动完成字典的数据结构。 为了存储电话号码，我们只需要在包含电话号码的 trie 末尾添加一个额外的节点。 此外，我们需要构建另一个 trie 来存储数字。在这种情况下，数字不是字母，而是特里树中的一个节点。最后一个节点，即叶节点，包含拥有该号码的人的姓名。通过使用这两个尝试，我们可以轻松实现电话簿。我们可以搜索该人的号码和/或姓名。

*文章中的一段：

trie 的一个常见应用是存储预测文本或 自动完成字典，例如在移动电话上找到的。这样的 应用程序利用 trie 快速搜索的能力， 插入和删除条目

Answer 2

我在编程方面不是很有经验，但我认为链式哈希可能是电话簿遵循的合适方法。我相信这种结构可以满足您提出的所有要求。

1. 它只分配存储数据所需的内存以及下一个节点的指针，因为它是通过使用链表中动态分配的节点来实现的。
2. 搜索、插入和删除都有 O(n) 最坏情况。更常见的是 0(hash(x))。
3. 如果您按姓氏的第一个字母散列元素，您可以获得一些排序时间。您将获得需要排序的 26 个列表（如果所有名字都以字母开头）。并且链表有 O(n logn) 最坏的情况。

希望我的回答没有搞砸。