vector<vector> 作为快速遍历的二维数据结构答案

【问题标题】：vector<vector> as a quick-traversal 2d data structurevector<vector> 作为快速遍历的二维数据结构
【发布时间】：2015-09-17 16:42:27
【问题描述】：

我目前正在考虑实现 2D 数据结构，以允许我以正确的 Z 顺序存储和绘制对象（GDI+，实体按调用顺序绘制）。要求很宽松：

能够将新对象添加到任何深度索引的顶部
能够删除任意对象
（能够将对象移动到新深度索引的顶部，由以上 2 点完成）
快速的中序和逆序遍历

由于主要要求是遍历完整数据的速度，所以首先想到的是一个类似数组的结构，例如。向量。它还很容易允许推送新对象（删除不太好的对象..）。这完全符合我们的要求，因为碰巧大部分可绘制实体没有改变，而那些确实位于顺序的顶端。

但它让我想到了更多动态需求的含义：

向量将根据需要调整自身大小 -> 因为“深度”向量需要在内存中连续维护（顶级向量强制执行），这可能会导致一些非常昂贵的向量调整大小。最坏的情况下，所有向量都需要移动到新的内存位置，平均情况需要移动链上的所有向量。
向量通常会在末尾保留一个缓冲区以添加新对象 -> 在“深度”向量之间跳转时，遍历仍然很容易导致缓存未命中，从而降低顶级向量的连续内存的益处

有人可以确认这些观察确实是正确的，使向量成为存储更大动态数据集的最昂贵的结构吗？

根据我上面的想法，我最终推断出，在遍历整个数据集时，特别是在顶级向量中的不同向量之间跳转时，您不妨使用具有较低遍历复杂度或类似随机访问复杂度的任何其他数据结构（链接列表；地图）。遍历实际上是相同的，因为我们不妨假设缓存未命中无论如何都会发生，并且通过不在内存中连续保存深度向量，我们可以省去很多麻烦。

这确实是一个好的解决方案吗？如果我没记错的话，在一维问题空间中，这将归结为更重要的遍历或添加/删除、向量或链表。在 2D 空间中，我不太确定它是否如此黑白。

我想知道什么样的应用程序需要在 2D 空间中进行良好的遍历，而不影响数据添加/删除，以及那里使用什么样的数据结构。

附：我刚刚注意到我完全忽略了空间复杂性，所以不妨继续忽略它（除非你想增加更多洞察力:D）

【问题讨论】：

标签： vector data-structures time-complexity

【解决方案1】：

您的第一个假设有些不正确。
与其将向量视为内存本身的 blob，不如将其视为自动管理的内存 blob 和一些元数据来跟踪它的指针。向量本身是一个固定大小，它跟踪的内存不是。（看这个例子，注意vector对象的大小是不变的：https://ideone.com/3mwjRz）

向量的向量可以被认为是一个指针数组。调整指针指向的大小并不意味着您需要调整包含它们的数组的大小。项目连续的承诺仍然成立：父数组的所有指针彼此相邻，每个指针都指向一个连续的内存块。但是，不能保证arr[0][N-1] 的结尾与arr[1][0] 的开头相邻。（为此，你的第二点是正确的。）

【讨论】：

啊啊啊，所以向量实际上只是一个内存块的句柄，它保证是连续的。实际上意味着唯一真正连续的内存多维结构将是一个数组，这使得随机访问保持的向量（如果我们想动态添加/删除向量，可能还有插入）成为唯一有意义的指标。

【解决方案2】：

我想链接列表会更合适，因为您将始终遍历整个列表（向量适合随机访问）。链接列表的插入和删除非常便宜，并且遍历与向量遍历没有太大区别。也许您应该考虑双向链表，因为您想以两种方式遍历它。

【讨论】：