存储多个数字范围以供将来搜索的有效方法

Question

我有一个包含 IP 地址范围的文本文件。我使用ip2long 将地址转换为长整数，以便我可以轻松检查给定地址是否在范围内。但是，我正在寻找一种有效的方法来存储这些范围，然后搜索以查看 IP 地址是否存在于任何范围内。

我正在考虑的当前方法是创建一个对象，该对象具有范围的低端和高端，并带有一个函数来检查值是否在范围内。我会将这些对象存储在一个列表中并检查每个对象。但是，我觉得这可能有点效率低下，并且随着列表的增加可能会变慢。

有没有比我想的更好的方法？

Answer 1

以下数据结构之一可能会对您有所帮助：

分段树

来自Wikipedia (Implementation)：

是一种用于存储区间或段的树形数据结构。它允许查询哪些存储段包含给定点。

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区间树

来自Wikipedia (Implementation)：

是一个保存区间的树形数据结构。具体来说，它允许人们有效地找到与任何给定区间或点重叠的所有区间。

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范围树

来自Wikipedia (Implementation)：

是一个有序的树数据结构，用于保存点列表。它允许有效地报告给定范围内的所有点。

Answer 2

假设范围不重叠，否则您可以将它们合并为一个范围。

然后创建一个越来越有序的begin1, end1, begin2, end2, ... 数组。 其中begini 包含在范围内，endi 就在范围之后。

现在进行二分搜索，然后：

int pos = ... .binarySearch ...
boolean found = pos >= 0;
if (!found) {
    pos = ~pos;
}
boolean atBegin = pos % 2 == 0;
boolean insideRange = (found && atBegin) || (!found && !atBegin);
//Equivalent: boolean insideRange = found == atBegin;

查找测试是O(log N)。初始数组的创建要复杂得多。

Java binarySearch 在找到时提供索引，在未找到时提供~index（反码，

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附录：我认为以上内容可以“巧妙地”由

组成

boolean insideRange = (Arrays.binarySearch(...) & 1) == 0;

虽然肯定需要解释性评论。我把它留给读者。