低功耗处理器的快速搜索插入删除算法答案

【问题标题】：Fast search-insert-delete algorithm for low power processor低功耗处理器的快速搜索插入删除算法
【发布时间】：2012-03-29 16:16:12
【问题描述】：

我们有一个在低功耗处理器上运行的应用程序，它需要对传入数据进行快速响应。数据带有关联的键。每个键的范围为 0 - 0xFE（最大 0xFF）。数据本身的大小范围从 1kB 到 4kB。系统处理数据如下：

data in
key lookup -> insert key & data if not found
buffer data in existing key

在某些事件之后，一个键和相关数据被销毁。

我们正在尝试几种解决方案：

预分配std::vector<std::pair<int,unsigned char *>>，根据索引位置查找键值。
std::map<int, unsigned char *>
红黑树
std::vector<...> 对键的进行二分排序和二分查找

还有其他算法可以快速插入-搜索-删除吗？

谢谢。

【问题讨论】：

您是要为单个键创建重复项，还是使用现有键的新数据替换旧数据？
由于您谈论的是低功耗处理器上的非常小的数据集（1 字节密钥），因此您绝对应该忽略传统算法性能和算法的大 O 表示法。请记住，所有这些仅适用于数据集向无穷大增长的情况。小型套装的实际性能不遵循这些模式。执行 1) 或 2) 并分析性能
@Mark - 单个键，新数据针对该键缓冲
@TJD - 感谢大 O 评论。从来没有这么想过。

标签： c++ search sorting vector map

【解决方案1】：

std::map 本身使用平衡树（如红黑树），因此没有必要重新实现它。

带有二叉搜索的已排序std::vector 具有与平衡二叉树相同的性能。不同之处在于，在向量中间放置一个键的成本很高。

由于您的密钥范围非常有限，因此您的最佳选择类似于您的第一个建议：

std::vector<unsigned char *> data(0xFF);  // no need to have a pair

这样，对data[key] == NULL 的简单检查就会显示此键的数据是否存在。如果是我，我什至会更简单：

unsigned char *data[0xFF];

【讨论】：

为什么一定要动态分配数组？我会选择unsigned char *data[0xff]。
@MarkRansom，哎呀，我是说那个！没有被动态分配是我首先将它从向量更改为数组的原因之一！
@Shahbaz - 谢谢 - 低技术的 C 方式完全被遗忘了 :) 我想我已经把这一切复杂化了......

【解决方案2】：

如果密钥在[0, 0xFF) 范围内，那么你可以使用这个：

std::vector<std::string> lut(0xFF); //lookup table

//insert 
lut[key] = data; //insert data at position 'key'

//delete 
lut[key].clear(); //clear - it means data empty

//search
if(lut[key].empty() )  //empty string means no key, no data!
{
   //key not found
}
else
{
    std::string & data = lut[key]; //found
}

请注意，我使用空字符串表示数据不存在。

【讨论】：

如何将数据元素与键关联？
@user626201：查看我的更新答案。如果您有任何疑问，请告诉我。
使用lut[key].empty() 比比较空字符串更直接。
@Nawaz - 谢谢 - 二进制数据不是字符串，std::string 不会丢弃这些字节吗？
没有足够多的人意识到string 和vector<char> 可以很好地替代char*。使用string 的缺点是赋值在第一个空字符处停止，对于二进制数据不是一个好的选择； vector<char> 不接受 char* 分配并强制您正确初始化它。