清单实施答案

【问题标题】：List implementation清单实施
【发布时间】：2013-01-15 18:35:52
【问题描述】：

假设有一个数字列表——存储在数组、队列、链表或任何支持列表数据结构的东西中（即数字序列很重要）。现在，假设我们想在将一个数字添加到现有列表后添加一个新对象（list.add()）。但是， list.add() 接受原始列表并返回一个新列表，其中包含原始列表中的数字和新数字。函数 add() 不会以任何方式更改原始列表对象。

所以，要实现这个一种方法是，我们在函数中复制原始列表，将新数字添加到其中，然后将其返回。这需要 O(n) 时间。

那么有没有其他方法可以让我们在比 O(n) 更短的时间内完成这项工作。

编辑 1：该元素将在最后添加。 add() 返回的对象应该包含原始列表中的所有数字和新的数字。原始列表保持不变。

编辑 2：我认为，如果我们每次向列表中添加数字时不复制整个列表，这可能是可能的。这方面有没有可能？

【问题讨论】：

你在哪里添加新节点？到头部，尾部，中间？
@Oli Charlesworth...到最后

标签： data-structures complexity-theory time-complexity

【解决方案1】：

附加到链表的头部将是 O(1)。

另外，支持随机插入是最近大量研究的主题。 Clojure 和 Scala 使用类似于 Hash array mapped trie 的东西，除了一个不可变的变体，它允许通过仅复制受 O(logn) 中的更新影响的分支来更快地更新。当分支因子很高（即 32）时，这也允许有效地进行持续查找。

【讨论】：

@dicarlo2...插入在最后...您能否说明您的答案...我希望返回的对象包含原始列表中的所有节点以及新的数字.原始对象不会被返回，也不会被函数改变。

【解决方案2】：

为什么要复制？

您可以在 O(1) 中添加到列表或数组的末尾

基本上只是在后面加上数字并使用相同的参数并将大小增加 1，然后创建一个列表对象，这就是 O(1)

【讨论】：

这与某些编程风格和关注点有关，通常使对象不可变。这通常是为了使处理多线程或并发代码更安全、更容易。并且将元素添加到列表/数组的“尾”端不是必要 O(1)，这将取决于实现（例如，链表通常是 O(n)）
是的，否则 BST 将是对数的，你是对的。这是否也涉及释放先前的对象？并发代码如何更安全？
假设您有一个项目列表和两个线程/进程 - 一个记录所有项目，另一个将项目按顺序排列。如果不小心，项目可能会被记录不止一次，或者根本不记录。同步访问将不起作用，因为它最终会消除线程实现的好处。因此，记录器应该在列表的副本上工作（假设顺序不重要）。某些语言/平台可能有特殊的实现，使复制比 O(n) 操作（迭代复制）更有效，这是日志记录所需要的。

【解决方案3】：

不确定您需要支持哪些其他类型的功能，但如果 add 是您关心的唯一方法，您可以创建一个包装类，该类基本上维护一个新列表，该列表代表您添加到原始清单。然后，将lookup 放入此包装类时会考虑原始列表和新列表的连接。

这是一些示例伪 C# 代码：

public class ListWrapper
{
    private ArrayList<T> Original;
    private ArrayList<T> ConcatenatedPortion;

    public ImmutableList(ArrayList<T> original)
    {
        Original = original;
        ConcatenatedPortion = new ArrayList<T>();
    }

    public bool Add(<T> element)
    {
        return ConcatenpatedPortion.Add(element);
    }

    public <T> Get(int index)
    {
        if (index < 0) throw new IndexOutOfBoundsException();

        if (index < Original.Length)
            return Original.Get(index);

        int newIndex = index - Original.Length;

        if (newIndex < ConcatenatedPortion.Length)
            return ConcatenatedPortion.Get(newIndex);

        throw new IndexOutOfBoundsException();
    }
}

【讨论】：