So implementieren Sie die Skip-Table-Datenstruktur in Golang

Skip-Liste ist eine Datenstruktur, die auf einer verknüpften Liste basiert und einem ausgeglichenen Baum ähnelt, mit der schnelle Such-, Einfüge- und Löschvorgänge realisiert werden können. Die Sprungliste wurde 1990 von William Pugh vorgeschlagen. Ihre Implementierung basiert auf der verknüpften Liste. Auf der Grundlage der verknüpften Liste werden mehrstufige Indizes hinzugefügt, sodass die Knoten der verknüpften Liste schnell über den Index gefunden werden können . Die verknüpfte Liste am Ende der Sprungliste kann eine einseitig verknüpfte Liste, eine doppelt verknüpfte Liste usw. sein, am häufigsten wird jedoch eine einseitig verknüpfte Liste verwendet. In diesem Artikel wird hauptsächlich die Verwendung der Golang-Sprache zum Implementieren der Datenstruktur für übersprungene Tabellen vorgestellt.

Struktur der Sprungliste

Die Hauptstruktur der Sprungliste besteht aus drei Teilen: Kopfknoten, Array und verknüpfte Liste. Der Kopfknoten wird verwendet, um den Startknoten der Sprungliste zu lokalisieren. Arrays werden zum Speichern mehrstufiger Indizes verwendet. Jedes Element des Arrays ist ein Zeiger auf einen verknüpften Listenknoten. Die verknüpfte Liste ist der Kern der Sprungliste und wird zum Speichern von Daten verwendet.

Jede Ebene der Sprungliste enthält einige Knoten, und die Knoten sind durch Zeiger miteinander verbunden. Die Anzahl der Knoten auf jeder Ebene nimmt allmählich ab. Die unterste Ebene enthält alle Datenknoten. Diese Ebene wird normalerweise als „Basisschicht“ bezeichnet, auch bekannt als „verknüpfte Liste der Ebene 0“. Jeder Knoten ist entweder ein Datenknoten oder ein Indexknoten. Der Indexknoten zeigt auf den Knoten der nächsten Ebene, und es können Indizes bis zur Protokollebene vorhanden sein, wobei n die Anzahl der Datenknoten ist. Wenn ein k-Level-Index vorhanden ist, führt der Knoten auf dem i-ten Level-Index dazu, dass alle 2^i Knoten der Knoten auf dem i-1-ten Level-Index auf den Knoten auf dem i-ten Level-Index zeigen. Jeder Knoten enthält einen Zeiger auf den Knoten der nächsten Ebene an derselben Position.

Golang implementiert die Skip-Tabelle

Um die Skip-Table-Datenstruktur in der Golang-Sprache zu implementieren, müssen Sie hauptsächlich die folgenden Funktionen implementieren.

1. createNode-Funktion: Verantwortlich für die Erstellung von Sprungtabellenknoten.

type skipNode struct {

forward []*skipNode 
key int
val interface{}

}

func createNode(level int, key int, val interface{}) *skipNode {

return &skipNode{
    forward: make([]*skipNode, level),
    key: key,
    val: val,
}

}

2. insert-Funktion: Verantwortlich für das Einfügen von Daten in die Skip-Tabelle.

func (list *SkipList) insert(key int, val interface{}, level int) {

 update := make([]*skipNode, list.level+1)
 currentNode := list.head
 for i := list.level; i >= 0; i-- {
    for currentNode.forward[i] != nil && currentNode.forward[i].key < key {
        currentNode = currentNode.forward[i]
    }
    update[i] = currentNode
 }
 currentNode = currentNode.forward[0]
 if currentNode != nil && currentNode.key == key {
    currentNode.val = val
 } else {
    newNode := createNode(level, key, val)
    for i := 0; i <= level; i++ {
        newNode.forward[i] = update[i].forward[i]
        update[i].forward[i] = newNode
    }
 }

}

3. delete-Funktion: Verantwortlich für das Löschen von Daten.

func (list *SkipList) delete(key int) {

update := make([]*skipNode, list.level+1)
currentNode := list.head

for i := list.level; i >= 0; i-- {
    for currentNode.forward[i] != nil && currentNode.forward[i].key < key {
        currentNode = currentNode.forward[i]
    }
    update[i] = currentNode
}

currentNode = currentNode.forward[0]
if currentNode != nil && currentNode.key == key {
    for i := 0; i <= list.level; i++ {
        if update[i].forward[i] != currentNode {
            break
        }
        update[i].forward[i] = currentNode.forward[i]
    }
}

}

4. find-Funktion: Verantwortlich für die Suche nach Daten in der Skip-Liste.

func (list SkipList) find(key int) skipNode {

currentNode := list.head
for i := list.level; i >= 0; i-- {
    for currentNode.forward[i] != nil && currentNode.forward[i].key < key {
        currentNode = currentNode.forward[i]
    }
}
currentNode = currentNode.forward[0]
if currentNode != nil && currentNode.key == key {
    return currentNode
} else {
    return nil
}

}

Die oben genannten sind die Hauptfunktionen, die zum Implementieren von Sprunglisten erforderlich sind. Darüber hinaus muss eine SkipList-Struktur implementiert werden, die einige Attribute der Skip-Liste enthält, wie z. B. den Kopfknoten, die maximale Tiefe usw.

Fazit

Die Sprungtabelle ist eine effiziente Datenstruktur, die Einfüge-, Lösch- und Suchvorgänge mit einer durchschnittlichen Zeitkomplexität von O(log n) implementieren kann. Die Golang-Sprache bietet eine relativ benutzerfreundliche Syntax und Standardbibliothek, sodass es relativ einfach ist, Sprungtabellen mit der Golang-Sprache zu implementieren. Durch das Studium dieses Artikels glaube ich, dass die Leser nicht nur ein tieferes Verständnis von Skip-Tabellen erlangen, sondern auch die Implementierungsmethode von Skip-Tabellen in der Golang-Sprache beherrschen.

Das obige ist der detaillierte Inhalt vonSo implementieren Sie die Skip-Table-Datenstruktur in Golang. Für weitere Informationen folgen Sie bitte anderen verwandten Artikeln auf der PHP chinesischen Website!