为具有可变元素的优先级队列确定最佳 ADT (C++)

Posted 2023-02-22

【中文标题】为具有可变元素的优先级队列确定最佳 ADT (C++)

【英文标题】：Determining the best ADT for a priority queue with changeable elements (C++)

【发布时间】：2012-12-07 04:19:33

【问题描述】：

第一次在这里发帖，我是初学者 - 希望我能让自己变得有用...

我正在努力寻找并理解完成我所追求的工作的 ADT/概念。我猜它已经在那里了。

我有一个对象数组/列表/树（待决定的容器），每个对象都有一个计数，该计数与在进程的迭代中没有使用的次数相关。随着迭代的进行，每个对象的计数累加 1。我的想法是迟早我将需要任何未使用的对象正在使用的内存，因此我将删除它们以为不在 RAM 中的对象腾出空间（其中将有一个初始计数“0”） - 但是，如果事实证明我使用的对象仍在内存中，它的计数将重置为“0”，我拍拍自己的背部，因为不必访问其内容的磁盘。

缓存？

主流程循环将包含类似于以下内容的内容：

if (object needs to be added && (totalNumberOfObjects > someConstant))
    object with highest count deleted from RAM and the (heap??)
    newObject added with a count of '0'

if (an object already in RAM is accessed by the process)
    accessedObject count is set to '0'

for (All objects in RAM) 
    count++

我可以大吵大闹（很长一段时间）并自己搞砸，但我认为从 word go 中学习最有效的方法会很有趣。

类似堆的东西？

【问题讨论】：

所以你的数据结构应该针对搜索进行优化？

可能，我试图找到一种方法，使数据结构既代表数据本质（四叉树和/或八叉树），又代表从 RAM 中删除。我开始认为也许我使用缓存方面使用的任何内容作为基本数据类型。如果它需要排序，那就这样吧。你指的是哈希表吗？ （我不熟悉的另一件事）

【参考方案1】：

您可以为此使用堆，但我认为这有点过头了。听起来你不会有很多不同的计数值，并且每个计数都会有很多对象。如果这是真的，那么您只需要将对象线程化到具有相同计数的对象列表中。这些列表本身排列在一个 dequeue 中（或 C++ 坚持称之为“deque”）。

这里的关键是你需要增加所有对象的计数，并且如果可能的话，你可能希望它是 O(1)，而不是 O(N)。这是可能的：关键是每个列表的标题还包含其计数与下一个较小计数的差异。具有最小计数的列表的标题包含从 0 开始的增量，这是最小的计数。要增加所有对象的计数，您只需将这个数字增加一即可。

要将对象的计数设置为 0，请从其列表中删除该对象（这意味着您始终需要通过其列表迭代器来引用对象，或者您需要实现自己的侵入式链表），或者 (1)如果该列表的计数为 0，则将其添加到底部列表中，或者 (2) 创建一个计数为 0 的新底部列表，其中仅包含该对象。

创建新对象的过程是相同的，只是您不必从当前列表中取消链接。

要从内存中逐出一个对象，请选择顶部列表（即计数最多的列表）开头的对象。如果该列表为空，则将其从出队中弹出。如果需要更多内存，可以重复此操作。

所以所有操作，包括“增加所有计数”，都是 O(1)。不幸的是，存储开销是每个对象两个指针，加上每个唯一计数的两个指针和一个整数（在最坏的情况下，这与对象的数量相同，但在实践中可能要少得多）。由于很难想象任何其他算法使用少于一个指针加上每个对象的计数，这可能甚至不是时空权衡；额外的空间需求很小。

【讨论】：

我会支持你，但我还不能！您如何看待此处概述的方法：***.com/questions/2504178/lru-cache-design（我花了一些时间才找到它）

该方法是我算法的精简版；主要区别在于它不会让您知道对象的年龄（但也许您并不关心），而且它更精确。我已经在准备根据需求增加（或缩小）缓存的上下文中使用了我的算法，并且我想在对象太旧时自动删除它们，即使有空间保留它们。我更喜欢侵入式列表而不是哈希表，但口味（和要求）各不相同。

我不需要知道他们的绝对年龄，只知道相对年龄。最终能够增长和缩小缓存会很好，但我还没有阅读有关如何查询操作系统以获取内存信息的内容，或者确实让它“告诉”我的缓存它的大小。首先要解决更大的问题。 '侵入性列表'>> 好的，谷歌搜索！

唷，要学的东西很多……如果你在这里看到这篇文章 - 你会看到我是多么的初学者：***.com/questions/13784732/…

祝你好运！我不是一个java程序员，所以我怀疑我能帮上什么忙。 ***.com/questions/3361145/intrusive-lists 有一些关于侵入性列表的信息，以及一些包含更多信息的链接。我的缓存是连接缓存，不是内存缓存，如果短时间内创建了很多新连接，我会增加它们，然后让它们衰减；避免连接抖动。不过，这是一个稍微不同的问题域。