设计一个 O(1) 的数据结构

Question

我将如何实现一个在恒定时间内支持以下内容的数据结构。我在求职面试中遇到了这个问题，以下是我的解决方案。请检查我的方法，或者建议一种更好的替代方法（如果有的话）。

////////////////////////////////////////////////////////////////
// Implement a container that have the following methods:
// Java:
//     public class Container<E>
//     {
//         // data memebers
//         ...
//         public Container();
//             // constructor
//             // Complexity: Constant
//
//         public int size();
//              // return the total number of elements in the container
//              // Complexity: Constant
//
//         public E get(int index);
//              // get an element from the container by its index
//              // Complexity: Constant
//
//         public void set(int index, E element);
//              // set an element in the container by its index. index >= 0 && index < size()
//              // Complexity: Constant
//
//         public void add_front (E element);
//              // add a new element to the front of the container i.e. its index is 0
//              // Complexity: Constant (amortized time)
//
//         public void remove_front ();
//              // remove the element at the front of the container
//              // Complexity: Constant
//
//         public void add_back (E element);
//              // add a new element to the back of the container i.e. its index is size()
//              // Complexity: Constant (amortized time)
//
//         public void remove_back ();
//              // remove the element at the back of the container
//              // Complexity: Constant
//     }
//
// Examples:
//   at beginning   => []

//   add_front(0)   => [0]
//   add_front(-1)  => [-1, 0]
//   add_back(1)    => [-1, 0, 1]
//   add_back(2)    => [-1, 0, 1, 2]
//   get(0)         => -1
//   get(3)         => 2
//   set(3, 8)      => [-1, 0, 1, 8]
//   remove_front() => [0, 1, 8]
//   remove_back()  => [0, 1]
////////////////////////////////////////////////////////////////

我的方法 使用 Hashtable 存储值。 哈希表存储 = new Hashtable(); 有两个变量front和back，分别表示数据结构存储范围的开始和结束。

1. add_front(E 元素)

low--;
storage.put(low, element);

1. add_back(E 元素)

高++； storage.put(high, element);

1. public void remove_front();

低++；

4. public void remove_back ();

高--;

5. public E get(int index);

索引 = 索引低；返回 storage.get(index);

6. public void set(int index, E element);

索引 = 索引低； storage.put(index, element);

1. public int size();

返回高-低+1；

Answer 1

由于 add_front() 和 add_back() 的复杂度需要摊销常数，而 remove_front() 和 remove(back) 后不需要内存效率，可以使用数组！它们比哈希表更简单，并且运行时复杂度没有“高概率”。

你可以从一个大小为 3 的数组开始，将第一个元素放在中间，这样你就有了一个 add_front 和一个 add_back 的空间。然后当它溢出时，只需将元素移动到一个大小为 6 的数组中间。一般来说，每次溢出时你都会将数组大小加倍。

您显然需要通过数据结构中的一些整数变量来跟踪数组的开始和结束位置及其当前容量。