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我有两个列表,我目前正在使用 std::list < size_t >
.我们称它们为列表 A 和列表 B。设列表 A 有元素 [1, 2, 3, 4],列表 B 有元素 [5, 6, 7, 8]。
我想连接两个列表。但是,在我的应用程序中,有八种连接方式。我将描述两种使其最小化的方法:
对于第一种情况,我可以使用以下代码 ( source: cppreference ):
std::list <size_t> C;
C.splice(C.begin(), A);
C.splice(C.end(), B);
这提供了一个很好的常数时间实现。
对于第二种情况,我必须反转列表,我可以为此目的使用 reverse() (source: cppreference):
A.reverse();
B.reverse();
C_reversed.splice(C_reversed.begin(), A);
C_reversed.splice(C_reversed.end(), B);
std::cout << "C_reversed: " << C_reversed << std::endl;
这很好用,但是,它具有线性时间复杂度。有一个更好的方法吗?我通读了 Stack Overflow: Why does std::list::reverse have O(n) complexity? , 并且明白不能使用 reverse()
来完成.有没有其他方法可以在恒定时间内完成此任务?
我的后备选项是维护四个列表,A 和 B 各有两个,这样我就可以在常数时间内连接起来。然而,这会导致额外的空间复杂性。示例如下:
std::list <size_t> A1 = {1, 2, 3, 4};
std::list <size_t> A1_reversed = {4, 3, 2, 1};
std::list <size_t> B1 = {5, 6, 7, 8};
std::list <size_t> B1_reversed = {8, 7, 6, 5};
std::list <size_t> C1;
C1.splice(C1.begin(), A1);
C1.splice(C1.end(), B1);
std::list <size_t> C1_reversed;
std::cout << "C1: "<< C1 <<std::endl;
C1_reversed.splice(C1_reversed.begin(), A1_reversed);
C1_reversed.splice(C1_reversed.end(), B1_reversed);
std::cout << "C1_reversed: "<< C1_reversed <<std::endl;
实验代码如下:
/** Concatenation of two lists **/
#include <iostream>
#include <list>
std::ostream& operator<<(std::ostream& ostr, const std::list< size_t >& list) {
for (auto &i : list) {
ostr << " " << i;
}
return ostr;
}
int main(int argc, char **argv) {
/** Initialize **/
std::list < size_t > A = {1, 2, 3, 4};
std::list < size_t > B = {5, 6, 7, 8};
/** A + B **/
std::list < size_t > C;
C.splice(C.begin(), A);
C.splice(C.end(), B);
std::cout << C << std::endl;
/** Reverse A + reverse B **/
A = {1, 2, 3, 4};
B = {5, 6, 7, 8};
std::list < size_t > C_reversed;
A.reverse();
B.reverse();
C_reversed.splice(C_reversed.begin(), A);
C_reversed.splice(C_reversed.end(), B);
std::cout << C_reversed << std::endl;
/** Maintaining four lists **/
std::list <size_t> A1 = {1, 2, 3, 4};
std::list <size_t> A1_reversed = {4, 3, 2, 1};
std::list <size_t> B1 = {5, 6, 7, 8};
std::list <size_t> B1_reversed = {8, 7, 6, 5};
std::list <size_t> C1;
C1.splice(C1.begin(), A1);
C1.splice(C1.end(), B1);
std::list <size_t> C1_reversed;
std::cout << "C1: "<< C1 <<std::endl;
C1_reversed.splice(C1_reversed.begin(), A1_reversed);
C1_reversed.splice(C1_reversed.end(), B1_reversed);
std::cout << "C1_reversed: "<< C1_reversed <<std::endl;
return 0;
}
最佳答案
为了使其成为 O(1),我们可以扩展 STL::list 类或以其他方式实现类似的接口(interface)。下面是一个开始的例子。 声明: STL::list 的每个功能都可以为 ReversedConCatList 实现,与原始 STL::list 的复杂度相同甚至更好。
template <typename T>
class ReversedConCatList {
public:
typedef value_type& reference;
typedef /*implementation-defined: special_iterator*/ iterator; // special_iterator(l1, l2);
void push_back(T value) {
b_.emplace_front(value);
}
void push_front(T value) {
a_.push_back(value);
}
reference front() {
return a_.empty() ? b_.back(): a_.back();
}
reference back() {
return b_.empty() ? a_.front() : b_.front();
}
iterator begin() noexcept {
return special_iterator(a_, b_);
}
iterator end() noexcept {
return a.begin().base(); // end of special iterator
}
size_type size() const noexcept {
return a_.size() + b_.size();
}
bool empty() const noexcept {
return a_.empty() && b_.empty();
}
// ...
private:
std::list<T> a_; // Takes ownership
std::list<T> b_; // Takes ownership
};
基本上,列表的所有操作都可以在其他情况下使用 ReversedConCatList 来实现,例如 A + reversed(B) 或 reversed(A) + B,只需保留列表是否反转的 bool 标志。甚至更好地使用模板在编译时摆脱标志。
Insight 是列表 API 从头部和尾部具有相同的功能,因此我们能够做到这一点,std::list 可以实现复杂度为 O(1) 的 reverse(),但这会产生合并列表的复杂性非平凡的(目前是 O(1))。
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