golang怎麼實作跳表資料結構

跳表是一種基於鍊錶的資料結構，與平衡樹類似，可以實現快速的查找、插入和刪除操作。跳表是由William Pugh於1990年提出的，它的實作是基於鍊錶，在鍊錶的基礎上增加多層索引，從而可以透過索引快速地定位到鍊錶的節點。跳錶底層的鍊錶可以是單向鍊錶、雙向鍊錶等，但是最常用的是單向鍊錶。本文主要介紹如何使用Golang語言實作跳表資料結構。

跳表的結構

跳表的主要結構由三個部分組成：頭部節點、陣列和鍊錶。頭部節點用來定位跳表的起始節點。陣列用來儲存多層索引，而陣列的每個元素都是指向鍊錶節點的指標。鍊錶是跳錶的核心，用來儲存資料。

跳表的每一級都包含了一些節點，節點透過指標相互連接。每一級上的節點數量逐漸減少。最底層包含了所有資料節點，這一層通常稱之為“基礎層”，也稱為“0級鍊錶”。每個節點要不是一個資料節點，就是一個索引節點。索引節點指向下一層節點，最多可以有logn級索引，n為資料節點數。如果有k級索引，那麼第i級索引的節點將會使第i-1級索引的節點的每2^i個節點指向第i級索引的節點。每個節點都包含一個指向下一級同位置節點的指標。

Golang實作跳表

在Golang語言中實作跳表資料結構，主要需要實作以下幾個函數。

1. createNode函數：負責建立跳表節點。

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函數：負責在跳表中插入資料。

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函數：負責刪除資料。

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函數：負責在跳表中尋找資料。

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
}

}

以上是實作跳表所需的主要函數。另外需要實作一個SkipList結構體，它包含了跳表的一些屬性，例如頭節點、最大深度等等。

結語

跳表是一種高效率的資料結構，它可以在平均O(log n)時間複雜度下實現插入、刪除和查找操作。 Golang語言提供了較為友善的語法和標準函式庫，因此使用Golang語言實作跳表也變得相對簡單。透過學習本文，相信讀者不僅能夠更深入地了解跳表，也能夠掌握Golang語言中跳表的實作方法。

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