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c++ - C++ 中是否有类似 Haskell Data.Sequence 的东西？

coder 2024-02-04 原文

是否有任何 C++ 库实现了类似 Haskell Data.Sequence 容器的东西？

我最感兴趣的是:

  1. 维护元素顺序(它们被插入的顺序)。
  2. O(logn) 通过索引访问。又名 operator[](size_type pos)。
  3. O(logn) 在中间插入/删除(通过索引)。

最佳答案

在我看来，要实现*这样的数据结构，您需要一棵树来存储每个节点中的元素数量。它允许在 O(log(N)) 中插入和检索，并且只需通过计算树中给定节点“左侧”的元素数量来维护索引。

* 我在这里回答的问题可能略有不同，实际问题是要求推荐一个库，这在 SO 上显然是题外话。

这棵树的一个节点看起来像这样:

template<typename T>
struct Node {
  Node* left;
  Node* right;
  size_t elements;
  T value
  
  T& access(size_t index) {
    if (left->elements == index) {
      return value;
    } else if (left->elements > index) {
      return left->access(index);
    } else {
      return right->access(index - left->elements - 1);
    }
  }

  void insert(size_t index, T&& value) {
    // insert `value` at right place, increment `elements`
  }
}

(我将 insert 方法作为练习留给了读者。)

编辑:正如 willir (OP) 在下面的评论中提到的，这棵树需要是一棵平衡树。 Arne Vogel 建议 B 树是缓存局部性的最佳选择。

但是:

如果你确实实现了这样的东西，确保你测量你的应用程序，将它与 std::vector 进行比较.在任意位置插入 vector 的时间复杂度为 O(N)，而不是 O(log(N))，但这是一个非常廉价操作的 O(N)。与此类数据结构相比， vector 具有许多优点:

  1. 无需维护代码。

  2. 要存储的东西更少(在树中，您需要存储两个指针和一个计数，这在 vector 中不是必需的)，这意味着您的更多数据可以同时放入缓存中。

  3. 数据的访问顺序始终与其存储的顺序相同。对于树，您需要遍历可以存储在内存中任意位置的节点，它们不需要靠近在一起，并且很可能不会按照读取它们的顺序存储。

第 2 点和第 3 点意味着 vector 的缓存未命中率很多。这会导致时间上的巨大差异。

如果每个数据元素都很大，则在 vector 中移动数据会变得相当慢。但在这种情况下，您应该在 vector 中保留指向数据的指针，这样您就可以移动指针列表，而不是实际数据。对于如此大的数据元素，我建议独立分配每个元素，并将其指针保存在 std::vector<std::unique_ptr<T>> 中。 .

以下是一些相关链接:

关于c++ - C++ 中是否有类似 Haskell Data.Sequence 的东西？，我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题： https://stackoverflow.com/questions/48139962/

amp43codestrongvectorc++haskelldata-structurestree

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