用于存储最新值的 C++ 固定大小容器答案

【问题标题】：C++ Fixed Size Container to Store Most Recent Values用于存储最新值的 C++ 固定大小容器
【发布时间】：2015-03-17 13:13:12
【问题描述】：

我想知道C++中以下问题最适合的数据结构是什么

我想存储 100 个按新近度排序的花车。因此，当我添加（推送）一个新项目时，其他元素会向上移动一个位置。每次触发事件时，我都会收到一个值，然后将其添加到我的数据结构中。

当元素数量达到 100 时，我想删除（弹出）最后的项目（最旧的）。

我希望能够遍历所有元素并对它们执行一些数学运算。

我查看了所有标准 C++ 容器，但没有一个能满足我的所有需求。使用标准 C++ 代码实现这一目标的最简单方法是什么？

【问题讨论】：

我认为 std::queue 对这个问题有好处
我不能很容易地遍历整个 std::queue - 我想对所有项目进行加权平均。
@CalG 为什么你不能这样做？每次插入/弹出队列更新平均值时。
@Shan 浮点错误累积。
如果你只需要平均值，为什么不使用运行总和和运行平均值呢？ O(1) 空间和 O(1) 时间复杂度:-)

标签： c++ stack queue containers

【解决方案1】：

刚刚看到您需要对它们进行迭代。使用list。

你的基本功能看起来像这样

void addToList(int value){
    list100.push_back(value);
    if(list100.size() > 100){
        list100.pop_front();
    }
}

对它们进行迭代也很容易：

for(int val : list100){
    sum += val;
}
// Average, or whatever you need to do

显然，如果您使用的不是int，则需要更改它。虽然这增加了比您需要的更多的功能，但它非常有效，因为它是一个双向链表。

http://www.cplusplus.com/reference/list/list/

【讨论】：

是的，但是如何遍历所有值并取平均值？
不。那是不正确的恕我直言。相同的元素总是被推 100 次。您的队列将在 100 个位置中只有 1 个元素。
我认为循环缓冲区更合适，因为他有固定大小的要求。
一个列表特别不适合这项工作。您既不需要可扩展性，也不需要 O(1) 中间插入，并且数据碎片会损害遍历。
当然，在小数据集上差异不会很明显，但这并不是说我们应该过早地悲观。数组将其元素连续放置，并且是对缓存最友好的结构，因为没有任何浪费。另一方面，列表根本不需要整齐地放在缓存行上。即使你的所有节点最终都是并排的，你最多也浪费了 80% 的缓存空间用于指针，并且 CPU 需要重复地跳过它们，而不是仅仅增加一个寄存器。 std::list 是为了灵活性，而不是速度。

【解决方案2】：

您可以使用 std::array、std::dequeue、std::list 或 std::priority_queue

【讨论】：

【解决方案3】：

你想要一个循环缓冲区。您可以使用Boost's implementation 或通过分配一个数组来创建自己的数组，并跟踪使用范围的开始和结束。这归结为对模 100 进行索引。

【讨论】：

您能否处理重复项。我的意思是如果有一个数字说 20 被一次又一次地使用，那么整个缓冲区将有 20 个。我错过了什么吗？
@Abhinav 为什么，是的。 OP 没有提到对重复项的特殊处理。
我实际上使用 std::deque 来解决我的问题 if (myDeque.size() > 100){ myDeque.pop_front() } 但是循环缓冲区是合适的
Quentin，恕我直言，如果未指定问题，我们将寻求通用解决方案。从这个意义上说，循环缓冲区是错误的答案。 @CalG，如果您的问题是特定情况（我打赌不可能），请更新您的问题，否则这是太具体的解决方案，因此在所有情况下都不正确！
@Abhinav 我不明白。如果你多次存储相同的值，一般的解决方案是不要聪明，只存储 20 次。如果您需要修剪重复项，那么您将需要更具体的解决方案。 OP 中没有任何地方出现重复值。

【解决方案4】：

无需创建自己的库或使用库，std::vector 是最有效的标准数据结构。一旦达到其最大大小，将不再有动态内存分配。与动态内存分配的成本相比，向上移动 100 个浮点数的成本微不足道。（这就是为什么std::list 是一个缓慢的数据结构）。向量没有 push_front 函数。相反，您必须使用v.insert(v.begin(), f)

当然，这假设您正在做的事情对性能至关重要，但实际上可能并非如此。在这种情况下，我会使用std::deque 来更方便地使用。

【讨论】：

【解决方案5】：

MAP (std::map) 应该能够满足您的要求。使用 Key 作为对象，使用 value 作为当前推送数 nPsheCount，每当您将元素添加到地图时，它都会递增。向 map 添加新元素时，如果元素少于 100 个，只需将数字添加到 MAP 作为键，nPushCount 作为值。如果您已经有 100 个元素，请检查地图中是否已经存在该数字并执行以下操作：

如果map中已经存在该数字，则将该数字作为key，nPushCount作为value；
如果没有，删除具有最低 nPushCount 作为值的数字，然后添加所需的数字并更新 nPushCount。

【讨论】：

这对于一个相当简单的问题来说太复杂了