二叉树的列表实现是否可扩展？答案

【问题标题】：Is a list implementation of binary tree scalable?二叉树的列表实现是否可扩展？
【发布时间】：2012-05-23 07:33:21
【问题描述】：

我正在编写一个简单的编解码器。树将被预先计算，一旦构建就不会有任何更改。它只会被搜索。

平衡二叉树的所有叶子节点都是信号值，内部节点是近似压缩表示。

如果我有大量叶节点，使用 stl 向量的列表实现是否可扩展？目前我不知道到底有多大。

列出实现，例如1,2,3,4,5,6,7 如果我有 4 个叶节点

然后是孩子

root(1)-> 2,3
2->4,5
3->6,7

所以我可以简单地使用他们在向量中的位置跳转到孩子。

【问题讨论】：

为什么你必须向班级的客户公开这个细节（列表是如何实现的）？如果您有任何性能问题（现在或将来，但测试是某种强制性的），只需更改实施 et-voila（例如，使用调解器）。

【解决方案1】：

在这种情况下，使用“列表”或“数组”不会造成任何问题（因为树是不可变的）。 O(log n) 搜索的唯一要求是快速随机访问（即 O(1) 访问给定索引）。

您可以使用vector 或deque，两者都适合。如果系统无法找到足够大的内存块来容纳所有元素，您可能会遇到vector 的可扩展性问题，尽管开始它应该证明更简单。如果你遇到了这个障碍，请切换到deque，虽然你可能会失去一些速度，但由于它的分散性，它应该能让你进一步成长。

【讨论】：

deque 不会让你在 O(1) 中随机访问。
@HimadriChoudhury：因为我不能完全链接到标准，我会做次佳； SGI deque 模拟了一个 Random Access Container，它读取复杂性保证“元素访问的运行时复杂性是摊销的常数时间。”
@Matthiew。感谢您的链接。我没有意识到这是如何指定双端队列的随机访问。不过，根据我的经验，双端队列的随机访问比向量慢得多。例如，在我的带有 gcc 3.4.6 的 Linux 机器上，从 10M 整数向量中随机求和 10M 整数大约需要 0.4 秒，而在双端队列上是 0.9 秒。
@HimadriChoudhury：我觉得这很合适。 vector 引发单个取消引用，而 deque 引发 2（获取桶 + 获取桶中的元素），因此两倍的时间是正确的因素。

【解决方案2】：

我更喜欢使用 MAX_ELEMENTS 的树节点的预分配数组（主要在初始化时分配）而不是 stl 向量，原因很简单，因为所有树节点都连续位于堆上以便在运行时更快地访问。

我说访问更快主要是因为指针跳转可能与分布式 stl 向量元素不一致，因为列表中的元素数量非常庞大（比如溢出 32 位数字）

您可以从您的处理器的 L1 缓存访问角度从缓存行未命中来查看它。

【讨论】：