快速插入的数据结构答案

【问题标题】：Data structure with fast insertion快速插入的数据结构
【发布时间】：2015-06-27 12:22:03
【问题描述】：

我想实现一个数据结构，它能够在每次插入后快速插入并保持数据排序，没有重复。

我考虑过二项式堆，但我对这种结构的理解是，在插入过程中它无法判断特定元素是否还在堆中。另一方面，有 AVL 树，它非常适合我的情况，但老实说，当时对我来说实施起来太难了。

所以我的问题是：是否有可能编辑二项式堆插入算法以跳过重复项？也许有人可以建议另一种结构？

问候 :)

【问题讨论】：

有多少元素？如果元素的数量不是很大，我会先尝试一个数组。其出色的缓存位置属性使其成为一个不错的默认选择。
元素的数量可能很大，所以数组不是很好的选择。
虽然insertion 和without duplicates 确实限制了建议自己的选择，但我建议明确编译要支持的操作列表，包括对资源消耗的要求。（remove, min, nth（根据订单），average, count...呢？）

标签： c algorithm data-structures binomial-heap

【解决方案1】：

在 C++ 中，有std::set。它在内部是红黑树的实现。所以当你输入数据时它会排序。你可以看看它以供参考。

【讨论】：

感谢您的关注。我有义务只使用 c 库，并且不使用外部数据结构。
@Michocio 我只是为你指出一个参考，而不是要求使用 std::set
@Steephen 即使禁止现成的集合实现，您也可以自己实现。根据定义，集合仅包含唯一项，这使得二叉树成为底层数据结构的绝佳选择。这将是速度的自平衡（例如红黑或 AVL），但可以在您已经完成基本实现之后进行平衡。您的插入算法与普通二叉树的唯一区别在于，您必须在插入之前检查以确保该项目不存在，因为每个项目都必须是唯一的。

【解决方案2】：

一个很好的数据结构是红黑树，它是O(log(n)) 用于插入。你说你想实现一个数据结构来做到这一点。 here 很好地解释了如何实现它，以及一个开源可用的库。

【讨论】：

【解决方案3】：

如果您可以使用库，可以查看 libavl Here 该库还实现了一些其他种类的二叉树。

【讨论】：

【解决方案4】：

如果您关心线程安全，也可以使用跳过列表。在这种情况下，平衡二叉搜索树的性能将比跳跃列表更差，因为跳跃列表不需要重新平衡，并且跳跃列表本身也像 BST 一样排序。需要的内存量有一个缺点（因为在技术上使用了多个链表），但从理论上讲它是一个很好的选择。

您可以在this tutorial 中阅读有关跳过列表的更多信息。

如果您有大量的元素，您也可以考虑只使用双向链表并在插入所有项目后对列表进行排序。这具有易于实现和插入时间的好处。

然后您需要实现排序算法。选择排序或插入排序比归并排序、堆排序或快速排序算法更慢但更容易实现。另一方面，后三个实施起来也不是很困难。唯一需要注意的是不要溢出堆栈，因为这些算法通常是使用递归实现的。您可以创建自己的堆栈实现（不难）并迭代地实现它们，根据需要将值推送和弹出到您的堆栈中。有关我所指的示例，请参阅迭代快速排序。

【讨论】：

【解决方案5】：

如果您正在寻找快速插入和简单实现，为什么不使用链表（单或双）。 插入：推头/推尾 - O(1) 移除：pop head/pop tail - O(1) 唯一的 BUT 是“查找”将在 O(n) 中

【讨论】：

一般来说，您对实施速度和易用性的看法是正确的。但是，列表必须保持排序，因此将3 插入列表1,2,4 将使列表1,2,3,4（3,1,2,4 和1,2,4,3 不可接受。）
那么......堆栈怎么样？ 您必须从一开始就知道容量，但您可以每次都进行排序插入，因此实际上它保持排序。也很容易实施。
非常感谢您的回答！刚看完你的帖子，我突然想到了一个主意。有没有可能在链表上制作 binserach？我知道这通常是为数组制作的，但也许 c 中有任何黑客提示，并且可以在链接（甚至是双链接）列表上实现 bin serach？
可能仅在使用与基于数组的堆中相同的算法时。如果头部位置 = 0，则左孩子在 2*i+1，右孩子在 2*i。您必须计算要进行多少“下一次跳跃”
如前所述......具有非常明显的缺点;-P