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c++ - 具有快速连续范围检索的数据结构

coder 2024-02-09 原文

想象一下数据结构，它操纵一些连续的容器，并允许快速检索该数组中包含数据(可能还有自由范围)的连续索引范围。我们称这个范围为“ block ”。每个 block 都知道它的头部和尾部索引:

struct Block
{
    size_t begin;
    size_t end;
}

当我们操作数组时，我们的数据结构更新 block :

    array view          blocks [begin, end]
--------------------------------------------------------------
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9     [0, 9]

pop 2                   block 1 splitted

0 1 _ 3 4 5 6 7 8 9     [0, 1] [3, 9]

pop 7, 8                block 2 splitted

0 1 _ 3 4 5 6 _ _ 9     [0, 1] [3, 6] [9, 9]

push 7                  changed end of block 3

0 1 _ 3 4 5 6 7 _ 9     [0, 1] [3, 7] [9, 9]

push 5                  error: already in

0 1 _ 3 4 5 6 7 _ 9     [0, 1] [3, 7] [9, 9]

push 2                  blocks 1, 2 merged

0 1 2 3 4 5 6 7 _ 9     [0, 7] [9, 9]

甚至在分析之前，我们就知道 block 检索速度将是应用程序性能的基石。 基本用法是:

  • 经常检索连续的 block
  • 非常罕见的插入/删除
  • 大多数时候我们希望 block 的数量最少(防止碎片化)

我们已经尝试过的:

  1. std::vector<bool> + std::list<Block*> .在每次更改时:将 true/false 写入 vector ，然后在for循环中遍历，重新生成list .在 block 的每个查询中返回 list .比我们想要的要慢。

  2. std::list<Block*>直接更新列表，不用遍历。返回 list 。需要调试/测试的代码很多。

问题:

  1. 该数据结构是否有一些通用名称？
  2. 是否已经实现(调试和测试)此类数据结构？
  3. 如果否，您对快速稳健地实现此类数据结构有何建议？

抱歉，如果我的解释不是很清楚。

编辑

此容器的典型应用是管理缓冲区:系统或 GPU 内存。在 GPU 的情况下，我们可以在单个顶点缓冲区中存储大量数据，然后更新/使某些区域无效。在每次绘制调用中，我们必须知道要绘制的缓冲区中每个有效 block 的第一个和最后一个索引(通常是每秒十分之一到数百次)，有时(每秒一次)我们必须插入/删除数据 block 。

另一个应用程序是自定义“ block 内存分配器”。为此，类似的数据结构在“Alexandrescu A. - Modern C++ Design”一书中通过侵入式链表实现。我正在寻找更好的选择。

最佳答案

我在这里看到的是一个简单的二叉树。
你有对( block )与 begin和一个 end指数，即对 (a,b)其中 a <= b .因此可以轻松地对 block 集进行排序并将其存储在搜索二叉树中。
搜索对应于给定数字的 block 很容易(只是典型的二叉树搜索)。所以当你从数组中删除一个数字时，你需要搜索该数字对应的 block 并将其拆分为两个新 block 。 注意所有 block 都是叶子，内部节点是两个子节点形成的区间。
另一方面，插入意味着搜索 block ，并测试其兄弟以了解是否必须折叠兄弟。这应该通过树递归地向上完成。

关于c++ - 具有快速连续范围检索的数据结构，我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题： https://stackoverflow.com/questions/18346174/

amp43codeblockstrongc++algorithmdata-structures

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