C++優先字典

Question

我需要一個容器來儲存對，我有兩個操作：

1. 更新通過關鍵
2. 價值得到最大價值的關鍵。

對於第一個操作，map是一個很好的結構。對於第二個操作，似乎優先隊列是一個好的隊列。你會如何做到這一點？無論如何，在沒有O（n）循環的情況下完成這兩個操作？ 謝謝。

Answer 1

漸近高效的解決方案，這將是使用哈希表和斐波那契堆的組合的最佳路線。您將使用散列表訪問與O（1）時間內的任何特定鍵相關聯的值，並使用斐波那契堆以便能夠快速查找具有最低值的鍵/值對（這樣做在O（1））。

如果要更改與某個鍵相關聯的值，如果要增加該值，則可以在（分期償還）O（1）時間內通過使用斐波那契堆上的增加鍵操作完成此操作，該操作具有O（1）攤銷時間。如果你正在減少這個值，它將花費O（log n）時間從斐波那契堆中刪除該元素，然後重新插入它。

總體而言，這給出了

• 一個時間複雜度插入一個新元素：O（1）對於哈希，O（1），用於插入到斐波那契堆：O（1）時間。
• 刪除一個元素：O（1）爲散列，O（log n）從斐波那契堆中刪除：O（log n）時間。
• 查找頂部元素：O（1）查找斐波那契堆：O（1）時間。
• 增加值：O（1）爲散列，O（1）爲增加鍵：O（1）時間。
• 減小值：O（1）爲散列，O（log n）爲刪除/插入：O（log n）時間。

希望這會有所幫助！

Answer 2

創建一個heap structure（用於第二個項目符號）並將其每個節點放置在一張地圖中（對於第一個項目符號）。

編輯： 最小堆的實現我做了一段時間，在過去的

#ifndef MINHEAP_H 
#define MINHEAP_H 

//////////////////////// MinHeap with Map for Data //////////////////////// 

template <class T, class M = int> class MinHeap { 
    T*   array; 
    unsigned const int arr_max; 
    unsigned int  elements; 
    M   map; 

    void percolate_down(unsigned int i=0) { 
     unsigned int n = elements-1, min; 
     do { 
      unsigned int l = 2*i + 1, r = 2*i + 2; 
      if (l <= n && array[i] > array[l]) min = l; 
      else min = i; 
      if (r <= n && array[i] > array[r] && array[l] > array[r]) min = r; 
      if (i != min) { 
       T temp = array[i]; 
       array[i] = array[min]; 
       array[min] = temp; 
       map.update(array[i], i); 
       map.update(array[min], min); 
       i = min; 
      } else break; 
     } while (i < n); 
    } 
    void percolate_up(unsigned int i) { 
     while (i && array[(i-1)/2] > array[i]) { 
      T temp = array[i]; 
      array[i] = array[(i-1)/2]; 
      array[(i-1)/2] = temp; 
      map.update(array[i], i); 
      map.update(array[(i-1)/2], (i-1)/2); 
      i = (i-1)/2; 
     } 
    } 
public: 
    MinHeap(const int max) : array(new T[max]), arr_max(max), elements(0), map(max) {} 
    ~MinHeap(void) { delete[] array; } 

    bool empty(void) const { return elements == 0; } 
    unsigned int capacity(void) const { return arr_max; } 
    unsigned int size(void) const { return elements; } 
    const M& heapmap(void) const { return map; } 
    const T& peek(unsigned int i=0) const { return array[i]; } 

    bool insert(T& element) { 
     if (arr_max == elements) return false; 

     unsigned int k = elements++; 
     map.update(element, k); 
     array[k] = element; 
     percolate_up(k); 
     return true; 
    } 
    unsigned int mass_insert(T copy[], unsigned int n) { 
     unsigned int i = 0;  
     for(; i < n ; i++) if (!insert(copy[i])) break; 
     return i; 
    } 
    bool delete_min(void) { 
     if (elements == 0) return false; 

     map.update(array[0], arr_max+1); 
     array[0] = array[--elements]; 
     map.update(array[0], 0); 
     percolate_down(); 
     return true; 
    } 
    bool delete_element(unsigned int i) { 
     if (i > elements) return false; 

     map.update(array[i], arr_max+1); 
     T temp = array[i];  
     array[i] = array[--elements]; 
     map.update(array[i], i); 
     if (array[i] > temp) percolate_down(i); 
     else if (temp > array[i]) percolate_up(i); 
     return true; 
    } 
    bool update(unsigned int i, T& element) { 
     if (i > elements) return false; 

     map.update(array[i], arr_max+1); 
     T temp = array[i];  
     array[i] = element; 
     map.update(array[i], i); 
     if (array[i] > temp) percolate_down(i); 
     else if (temp > array[i]) percolate_up(i); 
     return true; 
    } 

// void print() { using namespace std; for (unsigned int i=0 ; i < elements ; i++) cout << array[i] << " | "; cout << endl; } 


    // Iterators 
/* 
    friend class Const_Iterator; 

    class Const_Iterator { 
     MinHeap<T>* heap; 
     unsigned int index; 
     Const_Iterator(MinHeap<T>* h, unsigned int i) : heap(h), index(i) {} 
    public: 
     Const_Iterator(const Const_Iterator& clone) : heap(clone.heap), index(clone.index) {} 

     friend Const_Iterator MinHeap<T>::begin(void); 
    }; 

    Const_Iterator begin(void) { return Const_Iterator(this, 0); } 
*/ 
}; 

////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// 


//////////////////////// MinHeap without Map for Data //////////////////////// 

template <class T> class MinHeap <T, int> { 
    T*   array; 
    unsigned const int arr_max; 
    unsigned int  elements; 

    void percolate_down(unsigned int i=0) { 
     unsigned int n = elements-1, min; 
     do { 
      unsigned int l = 2*i + 1, r = 2*i + 2; 
      if (l <= n && array[i] > array[l]) min = l; 
      else min = i; 
      if (r <= n && array[i] > array[r] && array[l] > array[r]) min = r; 
      if (i != min) { 
       T temp = array[i]; 
       array[i] = array[min]; 
       array[min] = temp; 
       i = min; 
      } else break; 
     } while (i < n); 
    } 
    void percolate_up(unsigned int i) { 
     while (i && array[(i-1)/2] > array[i]) { 
      T temp = array[i]; 
      array[i] = array[(i-1)/2]; 
      array[(i-1)/2] = temp; 
      i = (i-1)/2; 
     } 
    } 
public: 
    MinHeap(const int max) : array(new T[max]), arr_max(max), elements(0) {} 
    ~MinHeap(void) { delete[] array; } 

    bool empty(void) const { return elements == 0; } 
    unsigned int capacity(void) const { return arr_max; } 
    unsigned int size(void) const { return elements; } 
    const T& peek(unsigned int i=0) const { return array[i]; } 

    bool insert(T& element) { 
     if (arr_max == elements) return false; 

     unsigned int k = elements++; 
     array[k] = element; 
     percolate_up(k); 
     return true; 
    } 
    unsigned int mass_insert(T copy[], unsigned int n) { 
     unsigned int i = 0;  
     for(; i < n ; i++) if (!insert(copy[i])) break; 
     return i; 
    } 
    bool delete_min(void) { 
     if (elements == 0) return false; 

     array[0] = array[--elements]; 
     percolate_down(); 
     return true; 
    } 
    bool delete_element(unsigned int i) { 
     if (i > elements) return false; 

     T temp = array[i];  
     array[i] = array[--elements]; 
     if (array[i] > temp) percolate_down(i); 
     else if (temp > array[i]) percolate_up(i); 
     return true; 
    } 
    bool update(unsigned int i, T& element) { 
     if (i > elements) return false; 

     T temp = array[i];  
     array[i] = element; 
     if (array[i] > temp) percolate_down(i); 
     else if (temp > array[i]) percolate_up(i); 
     return true; 
    } 

// void print() { using namespace std; for (unsigned int i=0 ; i < elements ; i++) cout << array[i] << " | "; cout << endl; } 
}; 

////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// 

#endif // MINHEAP_H 

Answer 3

的boost :: bimap的可以做你想做的，在反向映射用於實現＃2。

Answer 4

我覺得bimap的是

Answer 5

根據我的C++ 0x標準，The fundamental property of iterators of associative containers is that they iterate through the containers in the non-descending order of keys where non-descending is defined by the comparison that was used to construct them.

所以只需使用一張地圖。隨機查找是O（log（n）），獲得最高元素需要O（1）次。

value getHighest(map<key, value>& map) { 
    assert(map.empty() == false); 
    return (--map.end())->second; 
}