Вопрос эффективного способа реализации очереди с приоритетом некоторой структурой данных остается актуальным в течении долгого времени. Ответ на данный вопрос всегда является неким компромиссом между объёмом памяти, необходимым для хранения данных и временем работой операций над очередью.
В компьютерных науках для эффективной реализации очереди с приоритетом используются структуры в виде кучи.
Читать полностью »
ConcurrentQueue можно отнести к lock-free конкурентным структурам данных. В ее реализации нет блокировок (lock, Mutex…) и реализована она с использованием:
— классической функции CompareExchange;
— SpinWait
— volatile (используется как memory-barrier)
В основу ConcurrentQueue заложена структура ring-buffer (кольцевой буфер).
Читать полностью »
Привет!
Мы (ali_aliev и avenat) с удовольствием представляем вашему вниманию перевод интерактивного учебника «Problem Solving with Algorithms and Data Structures» от Брэда Миллера (Brad Miller) и Дэвида Ранума (David Ranum) из Luther College, что в Айове, США.
В учебнике подробно рассматриваются, объясняются и анализируются наиболее часто используемые структуры данных и алгоритмы. Изложение идёт от простого (что такое алгоритм, как оценить его производительность) к сложному (деревья, графы) с живыми примерами и кодом. В качестве языка программирования выбран Python, а для тех, кто с ним плохо знаком, в первой главе есть большой раздел с его концентрированным описанием.
Авторы рассказывают о таких структурах данных, как стеки, очереди (в том числе с приоритетом), деки, хэш-таблицы, списки, деревья и графы. Последним двум вообще посвящены весьма не маленькие главы. Изложение не просто описательное: для каждой структуры предлагается вариант (а иногда и не один) её реализации на Python. Упор, естественно, делается на объектно-ориентированное программирование: создаётся класс, к нему пишутся методы, некоторые из которых авторы оставляют читателям для самостоятельной доработки. Затем идут примеры использования рассмотренной структуры и описание алгоритмов с её участием.
Одна из глав учебника посвящена рекурсии, в том числе её графическому представлению (фракталы). Разбирается несколько известных рекурсивных задач, а в конце наглядно демонстрируется, что эта методика, несмотря на её элегантность, отнюдь не «серебряная пуля».
Не обделены вниманием и классические алгоритмы для сортировки и поиска. И, естественно, для каждого из них анализируются производительность и «подводные камни», а так же даются рекомендации по применению. В последних главах, посвящённых деревьям и графам, даётся много материала об их разновидностях и связанных с ними алгоритмах. Изложение тут становится более сжатым, многие моменты просто описываются с тем, чтобы после прочтения главы читатель реализовал их самостоятельно.
Читать полностью »
Вдохновившись недавней публикацией «Персистентное декартово дерево по неявному ключу», решил написать про реализацию персистентной очереди. Те, кто подумал сейчас, что раз обычная очередь — структура тривиальная, то и её персистентный вариант должен быть очень простым, ошиблись, получающаяся реализация как минимум не проще, чем для вышеуказанного дерева.
Читать полностью »
Сегодня достаточно необычный день, не правда ли? Как часто на Хабре появляются статьи про персистентные структуры данных? И именно сегодня я желаю вам рассказать про незаслуженно забытую персистентную дерамиду по неявному ключу. Итак, начнем.
Читать полностью »
Приветствую Вас!
ArrayList и LinkedList — знают все. В каких ситуациях работает быстро, а в какой ситуации работает медленной тот или другой список — знают тоже все, кто в теории, а кто на практике. Данный пост подходит для тех, кто только начинает изучать Java, или кто слышал, о том «что быстрее», но не видел на практике.
Читать полностью »
Всем привет! Сегодня мы вспомним азы программирования на C# и повторим, что такое бинарные деревья, чем они отличаются от остальных деревьев, что же такое обход и какой он бывает.
Для начала повторим самое основное. Дерево – связный граф без циклов. Корень – самая верхняя вершина дерева. Лист – вершина, не имеющая потомков. Обход дерева – систематический просмотр всех вершин, при котором каждая вершина встречается один раз.
В рассматриваемых алгоритмах используется бинарное дерево – то есть дерево, в котором каждая вершина имеет два потомка (правые и левые поддеревья – left и right). Добавление реализуется по следующей схеме: при добавлении каждой новой вершины, если значение меньше корня, то оно записывается в левое поддерево, в противном случае – в правое (древесная сортировка).
Реализуем же все перечисленные алгоритмы на языке C#!
Тех, кто хочет немного обновить в памяти данный материал, либо еще только учится программировать базовые алгоритмы, без которых не обойдется ни один программист, прошу под кат!) Все фрагменты кода подробно прокомментированы, а демонстрационный проект на языке C# (VS2012) опубликован на GitHub.
Читать полностью »
Привет. Ей! Не говорите “Да блин! Я знаю, чем отличается список от вектора, мне не нужна эта статья”. Прошу, загляните под кат и освежите свои знания. Я надеюсь, однако, что вы сможете почерпнуть из этой статьи намного больше и, некоторые, возможно, наконец-то разберутся, почему существует так много типов данных для коллекций объектов.
Читать полностью »
Списки с пропусками — это структура данных, которая может применяться вместо сбалансированных деревьев. Благодаря тому, что алгоритм балансировки вероятностный, а не строгий, вставка и удаление элемента в списках с пропусками реализуется намного проще и значительно быстрее, чем в сбалансированных деревьях.
Списки с пропусками — это вероятностная альтернатива сбалансированным деревьям. Они балансируются с использованием генератора случайных чисел. Несмотря на то, что у списков с пропусками плохая производительность в худшем случае, не существует такой последовательности операций, при которой бы это происходило постоянно(примерно, как в алгоритме быстрой сортировки со случайным выбором опорного элемента). Очень маловероятно, что эта структура данных значительно разбалансируется(например, для словаря размером более 250 элементов, вероятность того, что поиск займёт в три раза больше ожидаемого времени меньше одной миллионной).
Балансировать структуру данных вероятностно проще, чем явно обеспечивать баланс. Для многих задач списки пропуска — это более естественное представление данных по сравнению с деревьями. Алгоритмы получаются более простыми для реализации и, на практике, более быстрыми по сравнению со сбалансированными деревьями. Кроме того, списки с пропусками очень эффективно используют память. Они могут быть реализованы так, чтобы на один элемент приходился в среднем примерно 1.33 указатель(или даже меньше) и не требуют хранения для каждого элемента дополнительной информации о балансе или приоритете.
Читать полностью »
Каждый, кто пытался запрограммировать хотя бы простейший редактор текста на низком уровне, сталкивался с задачей организации памяти для хранения редактируемого текста. Структура данных для хранения текста должна удовлетворять следующим требованиям:
Удовлетворить эти требования одновременно непросто. Если рассмотреть широкоизвестные структуры данных, такие как массивы, списки, деревья, стеки, очереди, кольцевые буфера — то такой структуры, которая бы позволила эффективно выполнить оба требования, не встречается. В случае массива имеем незначительные накладные расходы по памяти, но операция вставки имеет сложность O(n), где n — размер редактируемого текста. В случае списка сложность вставки и удаления составляет O(1), однако накладные расходы по памяти в несколько раз превышают размер собственно текста. Деревья, кучи, кольцевые буфера, ассоциативные массивы и прочие структуры и вовсе неприменимы для хранения текста в редакторе.
Встречаются гибридные решения, когда текст хранится в наборе массивов, которые, в свою очередь, объединены в список. Казалось бы, такой подход позволяет объединить преимущества массивов и списков (быстрая вставка/удаление при низких накладных расходах по памяти). Однако такое решение сложно в реализации. Также оно приводит к фрагментации памяти.
Предлагаю вашему вниманию эффективную структуру данных для хранения редактируемого текста, которая проста в реализации, имеет константные накладные расходы по памяти и быструю вставку/удаление в произвольном месте. Также она позволяет эффективно редактировать файлы, которые целиком не умещаются в оперативную память.
Несмотря на то, что эта структура данных была открыта давно и использовалась в текстовых редакторах на старых ЭВМ в 8-битную эпоху, это тайное знание предков было в значительной мере утеряно и в современных редакторах встречается редко. Попробуйте открыть файл, состоящий из одной строки мегабайт на 10, в Notepad или Far. Вставка и удаление символов будет длиться секундами.
Читать полностью »
