带有 TTL 的数据结构答案

【问题标题】：Data-structure with TTL带有 TTL 的数据结构
【发布时间】：2013-11-19 16:55:06
【问题描述】：

我想用这样的属性构建键值存储：

O(log N) 插入复杂度和写入优化；
顺序写入的插入速度更快（键按顺序排列，有间隙）；
O(log N) 键查找复杂度；
O(log N + M) 键范围查询复杂度；
o(N) 过时的密钥驱逐复杂度；
所有键都有与之关联的时间戳，旧项目会定期被驱逐；
必须通过调用某个函数或方法显式地完成键逐出；
如果密钥已过期，仍然可以读取；
key eviction 不需要非常精确；

所以界面可以是这样的：

template<class K, class V>
class Index {
    ...
    class iterator_pair...
    ...
    Index(int TTL);
    void insert(K key, V value);
    V find(K key);
    iterator_pair<K, V> get_range(K begin, K end);
    void remove_outdated();
};

如何实现这样的数据结构？

更新

到目前为止一切顺利，我决定使用 TSB-tree（时间分割 b+ 树）来实现这一点。它几乎完美契合——写入和键查找具有对数复杂度；它是写优化的（大多数插入只是写入预分配的内存缓冲区，分配由许多插入摊销）；旧的密钥驱逐可以通过删除历史节点来完成，并且这个节点可以很容易地标记以便快速访问，甚至更多 - 可以在节点拆分期间完成密钥驱逐。

基于 RB-tree 的解决方案也非常有效，也许我用它代替 TSB-tree 因为易于实现（与 TSB-tree 相比）。

【问题讨论】：

O(N log N) 对于范围查询来说是一个相当宽松的界限。我的意思是，即使是未排序的数组也会给你 O(N)。您的意思是 O(log N + M)，其中 M 是实际范围内的元素数？
感谢您的指正:)
这看起来很像 C++ - 你想添加那个标签吗？另外，关键是你的时间戳，还是基于其他东西的驱逐？
密钥和时间戳是不同的东西。当新的键值对添加到集合中时，必须在内部生成时间戳。

标签： c++ algorithm data-structures

【解决方案1】：

听起来您只需要一个红黑树（可能是连续的键值数组，以满足您的第二个要求），并覆盖有插入顺序的链表。（如果您不一定要按时间戳升序插入键，请将其设为斐波那契堆而不是链表。）

顺便说一句，我假设您的倒数第二点是您的意思是“尝试查找引用过期项目的密钥不是错误”。

【讨论】：

“尝试查找引用过期项目的密钥不是错误” - 正确，如果该项目没有通过密钥驱逐程序从集合中删除。
+1。如果没有范围查询要求，字典或哈希映射（与链表结合）可以工作。
我不完全了解如何优化 rb-trees 以进行写入。你能澄清一下吗？
它们已经是最优的——插入是 O(log n)。 “写优化”还有什么意思吗？
写优化是指索引大量插入的能力，即使以更慢的读取为代价。例如，在一些 b+tree 实现中，项目以插入顺序附加到某个叶缓冲区而不进行排序。为了写入性能，牺牲了读取性能（不可能对节点数据使用二进制搜索）。

【解决方案2】：

其实你可以维护一个有序的std::deque

这应该符合您的所有标准并允许调整周期大小（驱逐）

【讨论】：

排序的双端队列不允许 O(log n) 插入。
@Ben 不清楚 key 是否是时间顺序的，因此所有插入都是前插入
仅当 key=timestamp 时。