C++ 多索引映射

Posted 2023-02-21

【中文标题】C++ 多索引映射

【英文标题】：C++ a multiple indexes map

【发布时间】：2021-07-12 01:47:23

【问题描述】：

我正在实现一个简单的搜索系统，其中所有数据都存储在正在运行的进程的内存中。

最初，我打算使用元组的映射来实现这一点。

map<tuple<int, string, ...>, string> dict

但是，它只有在所有密钥都已知且不丢失时才有效。

例如，比如说，我有， map, value> 字典；

如果没有 key2 或 key2 是“无关”，我无法搜索地图

C++ 中是否有任何标准库或函数可以做到这一点？

非常感谢任何帮助。

【问题讨论】：

不，C++ 库中没有这样的东西。由于许多基本原因，在技术上不可能做任何事情，无论是使用地图还是 C++ 库中的任何其他关联容器。您将必须设计和实现自己的容器，该容器为每个键使用单独的映射/无序映射。

诚实的问题，但是您是否考虑过使用关系数据库？这将使进行任意查询变得更加容易，并且它们旨在为您处理索引和存储。

不，由于要求，它不打算使用数据库。

【参考方案1】：

std::map<int, std::map<string, std::map< ... , string > ... > > dict;

您可以在任何步骤“不在乎”。您必须检查那里的每一个可能性。

你可以做一个组合爆炸来做所有 n!排序，并让所有内容都指向一个共享指针或类似的东西。

这并不便宜。

在每种可能性（n！）中排列参数，然后从每个增强选项（具有最小和最大状态）的元组映射到相同的共享数据 ptr。您现在可以执行将左侧或右侧视为最不重要的排序，并使用equal_range 不关心该键。

您可以改为使用四叉树或八叉树或 n 树结构之类的东西进行攻击。这会进行多维“排序”。让它与任意键一起工作会很有趣。

【讨论】：

而不是在每种可能性中排列参数，也许可以考虑使用类似 map>>, map>>, map>> 等等。那么，假设我只指定了key1和key3（没有key2），我可以搜索key1和key3映射，然后比较vector>取交集

【参考方案2】：

这是我几年前碰巧研究过的一个有趣且重要的问题：

问题在于，在给定 n 个键的情况下，能够有效地查询这些键的任意子集。 在数据库术语中，这可以通过创建 m 索引来解决，这样每​​个键组合都被某个索引覆盖。问题描述here：索引数为C(n,floor(n/2))，其中 C(a,b) 是二项式系数a choose b。对于 n=5，所需索引的数量为 m=10。 我设计了an algorithm 来确定实际索引是什么。在 n=5 且键为 a、b、c、d的情况下>, e, 你可以使用索引(acedb),(baedc),(bdaec),(bedca),(cbaed),(cdbae),(cebad),(daceb), (decab),(eadbc)。这里的一个关键方面是索引可以用于较短的键组合。例如，(acedb) 涵盖以下内容（按字母顺序重新排列）：(a),(ac),(ace),(acde),(abcde)。这就是为什么您可以仅使用 10 个索引而不是 2⁵-1=31 来覆盖任意组合的原因。 现在，Boost.MultiIndex 可用于实际指定和使用这些索引。 example 有 4 个键，如果您愿意，可以轻松扩展到 5 个键。

【参考方案3】：

你问：

C++ 中是否有任何标准库或函数可以做到这一点？

这个问题的答案是否。

要求有点模糊，因为您似乎有一个特定的界面。你应该定义你的接口，以及你期望它们做什么。

find()like 函数的实现可以用多索引数据结构来实现。大致：

为所有记录创建一个容器（如set）。 对于每个关键字段，创建一个map，将该关键字段中的值与set 记录中的迭代器set 相关联。 find 方法将遍历键 maps 的集合，并计算返回的迭代器 sets 的交集。

【讨论】：

这似乎与我在上一个解决方案中刚刚回答的想法相似。也就是为每个关键字段创建一个映射

【参考方案4】：

不在std 中，但有boost::multi_index，它允许您将数据的任意投影指定为键，并且您可以拥有任意数量的键。

// your keys and value
struct Datum 
    key1_t key1;
    key2_t key2;
    key3_t key3;
    // etc ...
    value_t value;
;

namespace bmi = boost::multi_index;

// some unique types
struct Key1 ;
struct Key2 ;
struct Key3 ;
struct Key1Key2 ;
struct Key1Key2Key3 ;

using Dict = boost::multi_index_container<Datum, bmi::indexed_by<
    bmi::ordered_unique<bmi::tag<Key1>, bmi::key<&Datum::key1>>, // just key 1
    bmi::ordered_unique<bmi::tag<Key2>, bmi::key<&Datum::key2>>, // just key 2
    bmi::ordered_unique<bmi::tag<Key3>, bmi::key<&Datum::key3>>, // just key 3
    bmi::ordered_unique<bmi::tag<Key1Key2>, bmi::key<&Datum::key1, &Datum::key2>>, // key 1 then key 2
    bmi::ordered_unique<bmi::tag<Key1Key2Key3>, bmi::key<&Datum::key1, &Datum::key2, &Datum::key3>>, // key 1 then key 2 then key 3
>;
int main() 
    Dict dict = /* stuff */

    key1_t key1 = /* stuff */
    key2_t key2 = /* stuff */
    key3_t key3 = /* stuff */

    auto it1 = dict.get<0>().find(key1); // select which by position
    auto it2 = dict.get<Key2>().find(key2); // or by the tag types 
    auto it5 = dict.get<Key1Key2Key3>().find( key1, key2, key3 ); // multiple keys

【讨论】：

看起来不错，但是从您的代码看来，我需要指定所有的键组合？我的意思是，如果我有 10 个（甚至更多）键，那就太多了。