Data structures 使用动态和非唯一键存储大量数据的最佳数据结构？

基本上，我有大量的C结构需要跟踪，基本上是：

struct Data {
    int key;
    ...        // More data
};

我需要定期访问大量（数百个）这些，并且它们必须从最低到最高排序

键

值。这些键不是唯一的，它们将在程序过程中更改。为了让事情变得更有趣，大多数结构将在排序之前从池中剔除（基于与键值完全无关的标准），但我仍然需要保留对它们的引用

我已经研究过使用二叉搜索树来存储它们，但是密钥不能保证是唯一的，而且我也不完全确定一旦密钥被更改，如何重新构造树，或者如何挑选特定的结构

为了在上述不清楚的情况下进行总结，我需要：

存储大量具有非唯一键和动态键的结构

剔除大部分结构（但不能完全释放它们，因为每次都会剔除不同的结构）

将其余结构从最高键值排序到最低键值

您将使用什么数据结构/算法来解决此问题？该方法需要尽可能快和/或内存效率，因为这是一个实时应用程序

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编辑：剔除是通过对所有对象进行迭代并对每个对象进行决策来完成的。关键点在剔除/排序运行之间发生变化。我应该说它们变化不大，但它们确实发生了变化，而且它们可以在剔除/排序运行之间多次变化。（如果有帮助，每个结构的关键实际上是精灵的z顺序。它们需要在每个绘图循环之前进行排序，以便首先绘制z顺序较低的精灵。）

此类问题的一般解决方案是使用平衡搜索树（例如AVL树、红黑树、B树），这保证了O（logN）时间（几乎不变，但不完全不变）用于插入、删除和查找，其中n是树中当前存储的项数。保证树中不存储两次密钥非常简单，许多实现都会自动完成

如果你在C++中工作，你可以尝试使用<代码> STD:：MAP< /Cord>。如果在C中找到或实现一些简单的二叉搜索树代码，看看它是否足够快。

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然而，如果你使用这样的树，发现它太慢，你可以研究一些更精细的方法。一种可能是将你的结构放在一个大数组中，按整数键，对它进行剔除，然后按过程重新排序。另一种方法可能是使用Patricia树。

解决这类问题的一般方法是使用平衡搜索树（例如AVL树、红黑树、B树），它保证插入、删除和查找的时间为O（logn）（几乎不变，但不是完全不变），其中n是树中当前存储的项目数。保证树中不存储任何键两次是非常简单的，并且由许多实现自动完成

如果你在C++中工作，你可以尝试使用<代码> STD:：MAP< /Cord>。如果在C中找到或实现一些简单的二叉搜索树代码，看看它是否足够快。

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然而，如果你使用这样一个树，发现它太慢了，你可以研究一些更精细的方法。一种可能是将你的结构放在一个大数组中，按整数键，对它进行剔除，然后按过程重新排序。另一种方法可能是使用Patricia树。

只需将它们都放在一个大数组中即可

当需要进行剔除和排序时，从排序开始。做一个插入排序。这是正确的-没有什么聪明的，只是一个插入排序

排序后，遍历已排序的数组，对每个对象做出剔除决策，如果未剔除，则立即输出该对象

这与内存效率差不多。它还需要很少的计算：在剔除/排序过程之间没有更新的簿记，而且排序会很便宜——因为插入排序是自适应的，对于这样的几乎排序的数组，它几乎是O（n）。它没有做的一件事是缓存局部性：在数组上有两个单独的传递，分别用于排序和剔除/输出

如果您需要更聪明的方法，那么可以使用另一种更快的自适应就地排序，而不是插入排序。Timsort和smoothsort都是很好的候选者；两者都非常难实现

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最大的替代方法是只对未填充的对象进行排序，使用排序（或保存在二叉树中）的二级临时对象列表。但问题是，如果键没有太大变化，那么在几乎排序的数组中使用自适应排序将获得胜利（我想！）超过排序较小数据集所获得的收益。这是O（n）vs O（n log n）。

只需将它们全部放在一个大数组中即可

当需要进行剔除和排序时，从排序开始。做一个插入排序。这是正确的-没有什么聪明的，只是一个插入排序

排序后，遍历已排序的数组，对每个对象做出剔除决策，如果未剔除，则立即输出该对象

这与内存效率差不多。它还需要很少的计算：在剔除/排序过程之间没有更新的簿记，而且排序会很便宜——因为插入排序是自适应的，对于这样的几乎排序的数组，它几乎是O（n）。它没有做的一件事是缓存局部性：在数组上有两个单独的传递，分别用于排序和剔除/输出

如果您需要更聪明的方法，那么可以使用另一种更快的自适应就地排序，而不是插入排序。Timsort和smoothsort都是很好的候选者；两者都非常难实现

最大的替代方法是只对未填充的对象进行排序