随机先进先出存储结构答案

【问题标题】：Random in first out storage structure随机先进先出存储结构
【发布时间】：2012-07-31 00:21:46
【问题描述】：

我正在寻找一种适当高效的存储结构来处理以随机顺序到达但必须按指定顺序处理和/或从堆栈中删除的数据。

为了更清楚：

每个项目 x 都有一个索引 i，一个时间戳 t，并按如下方式处理（假设存储结构已填充）。

repeat
  1) Process (remove) the item with the smallest time stamp.
  2) Add new items (0 or more).
  3) Remove (0 or more) items (referenced by their index).
until false

保证每个项目都有唯一的时间戳和索引。但是，在步骤 1) 完成之前，无法预测在步骤 2) 中将添加多少项，或者在步骤 3) 中删除多少项，直到在算法的每个循环中完成步骤 1) 和 2)。无法预测传入项目的时间戳分布（除了新的时间戳将在“未来”中），并且可能随时间变化 - 即可能有一堆随机分布的时间戳，然后是一堆时间戳更大的时间戳（或小于）列表中剩余的任何项目。任何时候都会有最大数量的元素等待处理，但这可能相当大~10^6-10^8，我需要尽快处理它们 - 请注意实际处理时间是相当小，因此对于大型数据集，我希望“调度”将主导我可以处理数据的速率。

如果我在步骤 2) 中将每个项目添加到链接排序列表中，则步骤 1) 是 O(0)，但步骤 2) 是 O(n)。如果我使用二叉树，那么步骤 1) 仍然是 O(1)，现在步骤 2) 最初是 O(log n)，但是如果时间戳没有很好地分布，树可能会很快变得不平衡，这会减慢步骤 2)显着下降（如果我不定期重新平衡树，最终不会比 O(n) 好）。

我的猜测是，如果重新平衡以正确的时间间隔完成，那么具有定期重新平衡的二叉树应该提供 O(log n)，但我认为这类问题很好 -解决了，所以有人可以指导我找到合适的参考或给我一些建议，以帮助我避免重新发明轮子。

【问题讨论】：

所以..我停止阅读所有关于“明确这一点”的内容，但为什么不是Priority Queue？（查看实现。）
你想要的是一个时间调度队列，它是优先队列的一种形式。

标签： algorithm

【解决方案1】：

使用堆数据结构，您可以轻松地在 O(logN) 内完成所有操作。

http://en.wikipedia.org/wiki/Heap_(data_structure)

堆以时间戳为键。并且您将需要一个额外的数组（或字典）来存储对 Q=(item.Index, 堆中项目的位置)。

由于它是一个堆，因此操作 1) 和 2) 将花费 O(logN) 处理每个项目。

对于操作 3)，您需要从堆中删除随机项。幸运的是，正如here 所述，这很容易。因为 item.index 不是它在堆中的实际位置，所以您需要上面提到的字典 Q ，通过 O(1) 中的 item.Index 查找项目在堆中的位置（用于哈希映射），否则寻找该位置将花费 O(N)。并且由于项目的位置可能会在操作过程中发生变化（包括操作 1 和 2），因此请记住每次在堆中移动项目时更改 Q 中的值。

正如有人提到优先队列，我将在此处添加更多内容。

优先级队列是一种抽象数据类型，具有一些抽象接口。而且这些接口不包括常识中的“移除随机项”。

堆是一种数据结构。

优先级队列可以用堆来实现。但是堆可以支持比优先级队列更多的操作。

【讨论】：