我需要一个按以下方式工作的 C# 数据结构：
示例：如果我定义了 5 个元素的结构并添加了以下内容
1,2,3,4,5,6,7,8
数据结构如下所示：
4,5,6,7,8
我不确定哪种结构会以这种方式工作。向量？列表？堆？数据结构支持像数组一样的静态大小，并推送旧数据的数据。
堆栈/队列不提供随机访问。 List 没有“推送”操作。
也许是 LinkedList 并为“push”添加自定义操作以删除第一个元素？不过，LinkList 随机访问是 o(n) 次操作。
【问题讨论】：
标签： c# data-structures
为了获得最大效率，这可能是一个实现循环缓冲区的自定义类。
只需在实例化时创建一个固定大小的数组来保存数据。此外还有一个起始索引、一个大小成员和一个容量，这样您就可以知道缓冲区中有多少数据以及它从哪里开始。
因此，首先，您的列表不包含任何数据，起始位置为 0，大小为 0。
当您添加一个项目时，它会进入元素 (start + size) % capacity，如果它尚未位于 capacity，则 size 会递增。如果它是在capacity，你也增加start，如果需要，环绕：start = (start + 1) % capacity。
要从列表中获取索引n 处的元素，您实际上可以使用start 对其进行调整：
return element[(start + n) % capacity];
我没有涉及删除列表的开头，因为这不在您的规范中。然而，这是一个简单的检查，以确保 size 不为 0，然后提取 element[start] 处的项目，然后使用上面显示的相同环绕递增 start。
在伪代码中（未经测试但应该接近）：
def listNew (capacity):
me = new object
me.capacity = capacity
me.data = new array[capacity]
me.start = 0
me.size = 0
return me
def listAdd (me, item):
if me.size = me.capacity:
me.data[me.start] = item
me.start = (me.start + 1) % me.capacity
else:
me.data[(me.start + me.size) % me.capacity] = item
me.size = me.size + 1
def listGet (me, index):
if index > size:
return 0 # or raise error of some sort
return me.data[(me.start + index) % me.capacity]
def listRemove (me):
if size == 0:
return 0 # or raise error of some sort
item = me.data[(me.start + index) % me.capacity]
me.start = (me.start + 1) % me.capacity
me.size = me.size - 1
return item
根据要求，所有这些操作都是 O(1) 时间复杂度。
对于将数字 1 到 8 添加到五元素列表的特定示例，您最终会得到：
0 1 2 3 4 <--- index
+---+---+---+---+---+
| 6 | 7 | 8 | 4 | 5 |
+---+---+---+---+---+
^
+--------- start = 3
size = 5
capacity = 5
这样，从缓冲区中提取虚拟索引 3（第四个数字）将为您提供一个实际索引：
(start + 3) % capacity
= ( 3 + 3) % 5
= 6 % 5
= 1
【讨论】：
fixed 语句仅适用于不安全的上下文，这里绝对不适用。这是 C# 知识的“高级”领域，只有在使用本机（非 .Net）代码进行 Interop/PInvoke 时才真正有用。
这是一个最大长度队列（因此，一旦一个元素达到最大长度，您必须先出列并丢弃一个元素，然后再将另一个元素排入队列）。您可以在 C# 队列上进行随机访问，但它是 O(n)（使用 ElementAt LINQ 扩展），如果 5 是典型大小，这可能不是真正的问题。如果你想要 O(1)，我怀疑你必须自己动手（https://github.com/mono/mono/blob/master/mcs/class/System/System.Collections.Generic/Queue.cs?source=cc 可能会有所帮助！）
【讨论】：
队列在这种情况下是最好的，您应该编写自己的包装类，在入队（将新数据添加到列表末尾）之前检查您的计数（限制），使其表现得像一个固定的，这里是一个例子：
public class FixedQueue<T> : Queue<T>
{
//to sets the total number of elements that can be carried without resizing,
//we called the base constrctor that takes the capacity
private Random random;
public int Size { get; private set; }
public FixedQueue(int size, Random random)
:base(size)
{
this.Size = size;
this.random = random;
}
public new void Enqueue(T element)
{
base.Enqueue(element);
lock (this)
while (base.Count > Size)
base.Dequeue(); //as you said, "Oldest data falls off" :)
}
public T RandomAcess()
{
return this.ElementAt(random.Next(Count));
}
}
【讨论】：