列表或容器O（1） - 插入/刪除性能，具有數組語義

Question

我正在尋找一個提供列表語義的集合，但也允許數組語義。 假設我有一個包含以下項目的列表：

apple orange carrot pear 

然后我的容器數組將：

container[0] == apple 
container[1] == orangle 
container[2] == carrot 

然后說我刪除了橙色元素：

container[0] == apple 
container[1] == carrot 

我想在不必顯式調整大小的情況下折疊數組中的間隙，即如果我刪除容器[0]，則容器會崩潰，因此容器[1]現在被映射為容器[0]和容器[2]作為容器[1]等我仍然需要使用數組語義訪問列表，並且不允許空值（在我的特定用例中）。

編輯：

回答一些問題 - 我知道O（1）是不可能的，但我不希望容器的數組語義接近O（log N）。 排序失敗的目的，我可以迭代列表。

我原本在排序順序上有一些措辭，我不確定我當時的想法（星期五啤酒時鍾最有可能）。 其中一個用例是包含圖像的Qt列表 - 從列表中刪除圖像應該折疊列表，不必從列表中取出最后一項並將其放入其中。 在這種情況下，我確實想要保留列表語義。

我看到的關鍵差異是分隔列表和數組：數組 - 常量時間訪問列表 - 任意插入

如果重新平衡使迭代器失效，我也不會過分擔心。

Answer 1

您可以執行ArrayList / Vector（Java / C ++），當您刪除時，首先將最后一個元素與deleted元素交換。 因此，如果您有ABCDE，並且您刪除了C，那么您最終將使用ABE D.請注意，對E的引用現在必須查看2而不是4（假設0已編入索引），但您說排序順序不是問題。

我不知道它是否自動處理（優化后可以輕松地從最終刪除），但如果不是，你可以輕松編寫自己的數組包裝類。

Answer 2

O（1）可能要求太多。

O（logn）插入/刪除/訪問時間是否正常？ 然后你可以得到一個平衡的紅黑樹，其中包含訂單統計數據： http ： //www.catonmat.net/blog/mit-introduction-to-algorithms-part-seven/

它允許您按位置插入/刪除/訪問元素。

正如Micheal所指出的那樣，Java Treemap支持它： http ： //java.sun.com/j2se/1.5.0/docs/api/java/util/TreeMap.html

另外，不確定為什么你認為O（logN）和迭代列表一樣糟糕！

從我對你的其他答案的評論：

對於100萬件物品，使用平衡的紅黑樹，最壞的情況是2log（n + 1），即~40。 你需要做的不超過40比較找到你的元素，這是絕對最壞的情況。 紅黑樹也迎合洞/間隙消失。 這比迭代列表提前了幾英里（平均約為1/2萬！）。

使用AVL樹而不是紅黑樹，最壞的情況保證甚至更好：1.44 log（n + 1），對於一百萬個項目是~29。

Answer 3

你應該使用一個HashMap ，你將有O（1） - 預期的插入時間，只需要從整數到任何地方進行映射。

Answer 4

如果訂單不重要，那么vector就可以了。 訪問是O（1），使用push_back插入，並刪除如下：

swap(container[victim], container.back());
container.pop_back();

編輯：剛剛注意到問題是標記為C ++和Java。 這個答案僅適用於C ++。

Answer 5

我不知道任何提供O(1)隨機訪問，插入和刪除的數據結構，所以我懷疑你必須接受一些權衡。

Java中的LinkedList提供從列表的頭部或尾部的O(1)插入/刪除是O(1) ，但是隨機訪問是O(n) 。

ArrayList提供O(1)隨機訪問，但插入/刪除只是列表尾部的O(1) 。 如果從列表中間插入/刪除，則必須移動列表中的其余元素。 從好的方面來說，它使用System.arraycopy來移動元素，我的理解是這在現代架構上基本上是O(1) ，因為它實際上只是復制內存塊而不是單獨處理每個元素。 我說的主要是因為仍然有工作要找到足夠的連續自由空間塊等等，而且我不確定那個大O可能是什么。

Answer 6

既然你似乎想在（接近）恆定時間插入任意位置，我認為使用std::deque是你在C ++中最好的選擇。 與std::vector不同，deque（雙端隊列）被實現為內存頁面列表，即分塊矢量。 這使得在任意位置插入和刪除是一個恆定時間操作（僅取決於雙端隊列中使用的頁面大小）。 數據結構還在接近恆定的時間內提供隨機訪問（“數組訪問”） - 它必須搜索正確的頁面，但這在實踐中是非常快速的操作。

Java的標准容器庫不提供類似的東西，但實現很簡單。

Answer 7

Concurent SkipList Map怎么樣？ 它做O（Log N）？

Answer 8

http://research.swtch.com/2008/03/using-uninitialized-memory-for-fun-and.html中描述的數據結構是否可以執行您想要的任何操作？