用于在C ++中快速搜索的数据结构

Question

我需要在数据结构中存储如下的值，

id   x     y     z
0    0.1   0.1   0.1
1    0.2   0.1   0.6
2    0.01  0.3   0.1
.....

现在我需要匹配x，y，z double值并获得相应的id（int）值。 我可能需要存储大约400000个值。 我应该使用哪些数据结构进行有效搜索？ C ++是否附带任何支持我的要求的内置结构。

Answer 1

如果您对NN搜索不感兴趣，可以使用std::unordered_set 。 但是，您需要定义自己的哈希函数。

这是一个（可能很可怕）的例子：

struct entry
{
    int id;
    double x, y, z;

    // constructor if needed, etc...
};

struct entry_hasher
{
    size_t operator()(const entry &e) const
    {
        std::hash<double> h;
        return h(e.x) ^ (h(e.y) << 1) ^ (h(e.z) << 2);
    }
};

std::unordered_set<entry, entry_hasher> entries;

否则，标准不提供能够进行几何查询的容器（例如NN）。

Answer 2

如果您只需要进行精确搜索，那么哈希表（ unordered_map ）将是一个不错的选择。 使键成为元组或结构，值为int id。

如果你需要进行区间搜索（例如找到最接近x的元素）并且你总是按顺序从x，y，z搜索，那么你将需要一个有序的数据结构。 有序树（ 地图 ）应该有效。 使用三级嵌套map这样您就可以通过基本上使用mymap[x][y][z]进行搜索，并使用您想要应用的任何间隔规则。

如果你需要一个更复杂的搜索，你可以从任何元素开始，或者你只知道后两个元素的搜索，那么你需要一个多维有序数据结构，它可以用来分割维度世界空间进行对数搜索。 一些例子是octtree或kd树 。 据我所知，没有octtree / kd树的标准库实现。 此类数据结构有许多变体，例如，您可以使用跳过列表而不是树。

Answer 3

这对您来说可能是个坏消息，但我认为最适合您的目的是kd树 ，并且它没有在标准库中实现。

此数据结构允许您搜索最近邻居到多维空间中的任何给定点（在您的情况下为3d空间）。 这将保证对处理浮点键时最可能发生的舍入错误的容忍度。

但是，这个DS很受欢迎，我相信你将能够找到它的在线实现。

Answer 4

您可以使用OcTree （ http://en.wikipedia.org/wiki/Octree ）。 它比基于二叉树的std中的任何容器更快更方便。 您也不必担心索引或散列函数。 但是它需要更多的内存。 它甚至可以用于NN（最近邻居）搜索。 另一种选择是Kd-tree （ http://en.wikipedia.org/wiki/K-d_tree ）。 两者都不是性病的一部分。 KdTree比OcTree需要更少的内存，有时甚至更快。 你应该能够通过谷歌找到OcTree或KdTree的优秀C ++实现。