wangzheng0822
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735b963878
363
c-cpp/17_skiplist/SkipList.cpp
Normal file
363
c-cpp/17_skiplist/SkipList.cpp
Normal file
@ -0,0 +1,363 @@
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||||
#include <stdio.h>
|
||||
#include <stdlib.h>
|
||||
#include <iostream>
|
||||
#include <string>
|
||||
#include <cstring>
|
||||
#include <random>
|
||||
#include <ctime>
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||||
using namespace std;
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* 跳表的一种实现方法。
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||||
* 跳表中存储的是正整数，并且存储的是不重复的。
|
||||
*
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||||
* 跳表的C++版本.
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||||
* 翻译JAVA版本 原作者 Author：ZHENG
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*
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||||
* Author：puhuaqiang
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||||
*
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||||
* 跳表结构:
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||||
*
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||||
* 第K级 1 9
|
||||
* 第K-1级 1 5 9
|
||||
* 第K-2级 1 3 5 7 9
|
||||
* ... ....
|
||||
* 第0级(原始链表) 1 2 3 4 5 6 7 8 9
|
||||
*/
|
||||
|
||||
const int MAX_LEVEL = 16;
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* @brief 节点
|
||||
*/
|
||||
class CNode
|
||||
{
|
||||
public:
|
||||
CNode();
|
||||
~CNode();
|
||||
|
||||
std::string toString();
|
||||
/**
|
||||
* @brief 获取索引链表
|
||||
*/
|
||||
CNode** GetIdxList();
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* @brief 设置数据
|
||||
*/
|
||||
void SetData(int v);
|
||||
/**
|
||||
* @brief 获取数据
|
||||
*/
|
||||
int GetData();
|
||||
/**
|
||||
* @brief 设置最大索引级别
|
||||
*/
|
||||
void SetLevel(int l);
|
||||
private:
|
||||
/**当前节点的值*/
|
||||
int m_data;
|
||||
/**
|
||||
* 当前节点的每个等级的下一个节点.
|
||||
* 第2级 N1 N2
|
||||
* 第1级 N1 N2
|
||||
* 如果N1是本节点,则 m_lpForwards[x] 保存的是N2
|
||||
*
|
||||
* [0] 就是原始链表.
|
||||
*/
|
||||
CNode* m_lpForwards[MAX_LEVEL];
|
||||
/**当前节点的所在的最大索引级别*/
|
||||
int m_iMaxLevel;
|
||||
};
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* @brief 跳表
|
||||
*/
|
||||
class CSkipList
|
||||
{
|
||||
public:
|
||||
CSkipList();
|
||||
~CSkipList();
|
||||
/**
|
||||
* @brief 查找指定的值的节点
|
||||
* @param v 正整数
|
||||
*/
|
||||
CNode* Find(int v);
|
||||
/**
|
||||
* @brief 插入指定的值
|
||||
* @param v 正整数
|
||||
*/
|
||||
void Insert(int v);
|
||||
/**
|
||||
* @brief 删除指定的值的节点
|
||||
* @param v 正整数
|
||||
*/
|
||||
int Delete(int v);
|
||||
void PrintAll();
|
||||
/**
|
||||
* @brief 打印跳表结构
|
||||
* @param l 等于-1时打印所有级别的结构 >=0时打印指定级别的结构
|
||||
*/
|
||||
void PrintAll(int l);
|
||||
/**
|
||||
* @brief 插入节点时,得到插入K级的随机函数
|
||||
* @return K
|
||||
*/
|
||||
int RandomLevel();
|
||||
|
||||
private:
|
||||
int levelCount;
|
||||
/**
|
||||
* 链表
|
||||
* 带头/哨所(节点)
|
||||
*/
|
||||
CNode* m_lpHead;
|
||||
};
|
||||
|
||||
int main()
|
||||
{
|
||||
CSkipList skipList;
|
||||
/// 插入原始值
|
||||
for(int i=1; i< 50; i++){
|
||||
if((i%3) == 0){
|
||||
skipList.Insert(i);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
for(int i=1; i< 50; i++){
|
||||
if((i%3) == 1){
|
||||
skipList.Insert(i);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
skipList.PrintAll();
|
||||
std::cout<<std::endl;
|
||||
/// 打印所有等级结构
|
||||
skipList.PrintAll(-1);
|
||||
/// 查找
|
||||
std::cout<<std::endl;
|
||||
CNode* lpNode = skipList.Find(27);
|
||||
if(NULL != lpNode){
|
||||
std::cout<<"查找值为27的节点,找到该节点,节点值:"<<lpNode->GetData()<<std::endl;
|
||||
}else{
|
||||
std::cout<<"查找值为27的节点,未找到该节点"<<std::endl;
|
||||
}
|
||||
/// 删除
|
||||
std::cout<<std::endl;
|
||||
int ret = skipList.Delete(46);
|
||||
if(0 == ret){
|
||||
std::cout<<"查找值为46的节点,找到该节点,并删除成功"<<std::endl;
|
||||
}else{
|
||||
std::cout<<"查找值为46的节点,找到该节点,删除失败"<<std::endl;
|
||||
}
|
||||
std::cout<<std::endl;
|
||||
//打印所有等级结构
|
||||
skipList.PrintAll(-1);
|
||||
std::cin.ignore();
|
||||
return 0;
|
||||
}
|
||||
|
||||
CNode::CNode()
|
||||
{
|
||||
m_data = -1;
|
||||
m_iMaxLevel = 0;
|
||||
for(int i=0; i<MAX_LEVEL; i++){
|
||||
m_lpForwards[i] = NULL;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
CNode::~CNode()
|
||||
{
|
||||
|
||||
}
|
||||
CNode** CNode::GetIdxList()
|
||||
{
|
||||
return m_lpForwards;
|
||||
}
|
||||
|
||||
void CNode::SetData(int v)
|
||||
{
|
||||
m_data = v;
|
||||
}
|
||||
int CNode::GetData()
|
||||
{
|
||||
return m_data;
|
||||
}
|
||||
void CNode::SetLevel(int l)
|
||||
{
|
||||
m_iMaxLevel = l;
|
||||
}
|
||||
std::string CNode::toString()
|
||||
{
|
||||
char tmp[32];
|
||||
std::string ret;
|
||||
|
||||
ret.append("{ data: ");
|
||||
sprintf(tmp, "%d", m_data);
|
||||
ret.append(tmp);
|
||||
ret.append("; levels: ");
|
||||
sprintf(tmp, "%d", m_iMaxLevel);
|
||||
ret.append(tmp);
|
||||
ret.append(" }");
|
||||
return ret;
|
||||
}
|
||||
|
||||
CSkipList::CSkipList()
|
||||
{
|
||||
levelCount = 1;
|
||||
m_lpHead = new CNode();
|
||||
}
|
||||
CSkipList::~CSkipList()
|
||||
{
|
||||
|
||||
}
|
||||
CNode* CSkipList::Find(int v)
|
||||
{
|
||||
CNode* lpNode = m_lpHead;
|
||||
/**
|
||||
* 从 最大级索引链表开始查找.
|
||||
* K -> k-1 -> k-2 ...->0
|
||||
*/
|
||||
for(int i=levelCount-1; i>=0; --i){
|
||||
/**
|
||||
* 查找小于v的节点(lpNode).
|
||||
*/
|
||||
while((NULL != lpNode->GetIdxList()[i]) && (lpNode->GetIdxList()[i]->GetData() < v)){
|
||||
lpNode = lpNode->GetIdxList()[i];
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
/**
|
||||
* lpNode 是小于v的节点, lpNode的下一个节点就等于或大于v的节点
|
||||
*/
|
||||
if((NULL != lpNode->GetIdxList()[0]) && (lpNode->GetIdxList()[0]->GetData() == v)){
|
||||
return lpNode->GetIdxList()[0];
|
||||
}
|
||||
return NULL;
|
||||
}
|
||||
void CSkipList::Insert(int v)
|
||||
{
|
||||
/// 新节点
|
||||
CNode* lpNewNode = new CNode();
|
||||
if(NULL == lpNewNode){
|
||||
return;
|
||||
}
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* 新节点最大分布在的索引链表的上限
|
||||
* 如果返回 3,则 新的节点会在索引1、2、3上的链表都存在
|
||||
*/
|
||||
int level = RandomLevel();
|
||||
lpNewNode->SetData(v);
|
||||
lpNewNode->SetLevel(level);
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* 临时索引链表
|
||||
* 主要是得到新的节点在每个索引链表上的位置
|
||||
*/
|
||||
CNode *lpUpdateNode[level];
|
||||
for(int i=0; i<level; i++){
|
||||
/// 每个索引链表的头节点
|
||||
lpUpdateNode[i] =m_lpHead;
|
||||
}
|
||||
CNode* lpFind = m_lpHead;
|
||||
for(int i= level-1; i >= 0; --i){
|
||||
/**
|
||||
* 查找位置
|
||||
* eg. 第1级 1 7 10
|
||||
* 如果插入的是 6
|
||||
* lpFind->GetIdxList()[i]->GetData() : 表示节点lpFind在第1级索引的下一个节点的数据
|
||||
* 当 "lpFind->GetIdxList()[i]->GetData() < v"不成立的时候,
|
||||
* 新节点就要插入到 lpFind节点的后面, lpFind->GetIdxList()[i] 节点的前面
|
||||
* 即在这里 lpFind就是1 lpFind->GetIdxList()[i] 就是7
|
||||
*/
|
||||
while((NULL != lpFind->GetIdxList()[i]) && (lpFind->GetIdxList()[i]->GetData() < v)){
|
||||
lpFind = lpFind->GetIdxList()[i];
|
||||
}
|
||||
/// lpFind 是新节点在 第i级索引链表的后一个节点
|
||||
lpUpdateNode[i] = lpFind;
|
||||
}
|
||||
|
||||
for(int i=0; i<level; ++i){
|
||||
/**
|
||||
* 重新设置链表指针位置
|
||||
* eg 第1级索引 1 7 10
|
||||
* 插入6.
|
||||
* lpUpdateNode[i] 节点是1; lpUpdateNode[i]->GetIdxList()[i]节点是7
|
||||
*
|
||||
* 这2句代码就是 把6放在 1和7之间
|
||||
*/
|
||||
lpNewNode->GetIdxList()[i] = lpUpdateNode[i]->GetIdxList()[i];
|
||||
lpUpdateNode[i]->GetIdxList()[i] = lpNewNode;
|
||||
}
|
||||
if(levelCount < level){
|
||||
levelCount = level;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
int CSkipList::Delete(int v)
|
||||
{
|
||||
int ret = -1;
|
||||
CNode *lpUpdateNode[levelCount];
|
||||
CNode *lpFind = m_lpHead;
|
||||
for(int i=levelCount-1; i>= 0; --i){
|
||||
/**
|
||||
* 查找小于v的节点(lpFind).
|
||||
*/
|
||||
while((NULL != lpFind->GetIdxList()[i]) && (lpFind->GetIdxList()[i]->GetData() < v)){
|
||||
lpFind = lpFind->GetIdxList()[i];
|
||||
}
|
||||
lpUpdateNode[i] = lpFind;
|
||||
}
|
||||
/**
|
||||
* lpFind 是小于v的节点, lpFind的下一个节点就等于或大于v的节点
|
||||
*/
|
||||
if((NULL != lpFind->GetIdxList()[0]) && (lpFind->GetIdxList()[0]->GetData() == v)){
|
||||
for(int i=levelCount-1; i>=0; --i){
|
||||
if((NULL != lpUpdateNode[i]->GetIdxList()[i]) && (v == lpUpdateNode[i]->GetIdxList()[i]->GetData())){
|
||||
lpUpdateNode[i]->GetIdxList()[i] = lpUpdateNode[i]->GetIdxList()[i]->GetIdxList()[i];
|
||||
ret = 0;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
return ret;
|
||||
}
|
||||
void CSkipList::PrintAll()
|
||||
{
|
||||
CNode* lpNode = m_lpHead;
|
||||
while(NULL != lpNode->GetIdxList()[0]){
|
||||
std::cout<<lpNode->GetIdxList()[0]->toString().data()<<std::endl;
|
||||
lpNode = lpNode->GetIdxList()[0];
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
void CSkipList::PrintAll(int l)
|
||||
{
|
||||
for(int i=MAX_LEVEL-1; i>=0;--i){
|
||||
CNode* lpNode = m_lpHead;
|
||||
std::cout<<"第"<<i<<"级:"<<std::endl;
|
||||
if((l < 0) || ((l >= 0) && (l == i))){
|
||||
while(NULL != lpNode->GetIdxList()[i]){
|
||||
std::cout<<lpNode->GetIdxList()[i]->GetData()<<" ";
|
||||
lpNode = lpNode->GetIdxList()[i];
|
||||
}
|
||||
std::cout<<std::endl;
|
||||
if(l >= 0){
|
||||
break;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
int GetRandom()
|
||||
{
|
||||
static int _count = 1;
|
||||
std::default_random_engine generator(time(0) + _count);
|
||||
std::uniform_int_distribution<int> distribution(1,99999/*0x7FFFFFFF*/);
|
||||
int dice_roll = distribution(generator);
|
||||
_count += 100;
|
||||
return dice_roll;
|
||||
}
|
||||
int CSkipList::RandomLevel()
|
||||
{
|
||||
int level = 1;
|
||||
for(int i=1; i<MAX_LEVEL; ++i){
|
||||
if(1 == (GetRandom()%3)){
|
||||
level++;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
return level;
|
||||
}
|
||||
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