skipList

1.废话

　　我怀念的C++，好久不见。是晚上12点开始看跳表的，只是觉得这么牛逼的数据结构为什么本科没有学到呢？终于搞定。

2.introduction

　　许多人应该对数据结构中的链表有所印象。记得那时候老师说的最多的线性表寻址方便，增删操作麻烦，而链表正好相反。那么有没有一种数据结构能得两者之精华呢？跳表就是牺牲空间换时间的最好case，寻址操作是log（n），增减又方便。和普通的链表分别在于，他储存的并不仅仅是后面一个节点的地址，而是根据一个得到的随机数的大小来决定储存的数量。个人观点是链表的头节点的高度就是跳表的深度（深度会改变）。关于概念部分，不再引述，读者可以随意google。

3.code

　　在这里用到模板和面向对象概念。（没有很严格的用到oop，主要考虑code的简洁性，set，get操作用public属性来代替）。

#include <iostream>
#include <cstdlib>
using namespace std;
template<class T>

//定义数据类型，node节点，分别是元素值，本几点高度，指针数组
struct Node {
　　public:
　　　　T x;
　　　　int height; // length of next
　　　　Node **next;
};

//得到任意的一个数，来初始化节点高度，我选的是30之内，没有依据，但是原则性不要超过32
int pickHeight() {
　　int z = rand();
　　//int k = 0;
　　//int m = 1;
　　//while ((z & m) != 0) {
　　// k++;
　　// m <<= 1;
　　//}
　　//return k+1;
　　cout<<z%30<<endl;
　　return z%30;
}

//定义跳表类

template<class T>
class skip{
　　public:
　　　　skip();
　　　　skip(int);
　　　　Node<T> *findPredNode(T );
　　　　bool add(T);
　　　　bool remove(T);
　　　　T find(T);
　　public:
　　　　Node<T> *sentinel;//头结点
　　　　int deep;//深度
　　　　int number;//节点个数
};

//构造函数

template<class T>
skip<T>::skip(){
　　this->deep = 1;
　　this->number = 0;
　　this->sentinel = new Node<T>();
　　this->sentinel->x = -1;
　　this->sentinel->height = 1;
　　this->sentinel->next = new (Node<T>(*[32]));
　　for(int i=0;i<32;i++)
　　　　this->sentinel->next[i] = NULL;
}

template<class T>
skip<T>::skip(int deep){
　　this->deep = deep;
　　this->number = 0;
　　this->sentinel = new Node<T>();　　
　　this->sentinel->x = -1;
　　this->sentinel->height = deep;
　　this->sentinel->next = new (Node<T>(*[32]));
　　for(int i=0;i<32;i++)
　　　　this->sentinel->next[i] = NULL;
}

template<class T>
Node<T>* skip<T>::findPredNode(T x) {
　　Node<T> *u = this->sentinel;
　　int r = this->deep-1;　　
　　while (r >= 0) {
　　　　while ( u->next[r] != NULL && (u->next[r]->x - x < 0))
　　　　　　u = u->next[r]; // go right in list r
　　　　r--; // go down into list r-1
　　}
　　return u;
}

template<class T>
T skip<T>::find(T x) {
　　Node<T> *u = findPredNode(x);
　　return u->next[0] == NULL ? NULL : u->next[0]->x;
}
template<class T>
bool skip<T>::remove(T x) {
　　bool removed = false;
　　Node<T> *u = this->sentinel;
　　Node<T> *del = new Node<T>();
　　int r = this->deep-1;
　　int comp = 0;　　
while (r >= 0) {
while (u->next[r] != NULL && ((comp = (u->next[r]->x-x)) < 0))
u = u->next[r];
if (u->next[r] != NULL && comp == 0) {
removed = true;
del = u->next[r];
u->next[r] = u->next[r]->next[r];
if (u == sentinel && u->next[r] == NULL){
this->deep--; // skiplist height has gone down
this->sentinel->height--;
}
}
r--;
}
if (removed) {
delete del;
this->number--;
}
return removed;
}

template<class T>
bool skip<T>::add(T x) {
//get the head ptr
Node<T> *u = this->sentinel;
//define the new node
int r = this->deep-1;
Node<T> *w = new Node<T>();
w->x = x;
w->height = pickHeight();
w->next = new (Node<T>(*[w->height]));
for(int i=0;i<w->height;i++)
w->next[i]=NULL;
//define array storing ptrList
Node<T> **stackList = new (Node<T>(*[32]));
for(int i=0;i<32;i++)
stackList[i] = NULL;
//................................
int comp = 0;
while (r >= 0) {
while (u->next[r] != NULL && ((comp = (u->next[r]->x - x)) < 0))
u = u->next[r];
if (u->next[r] != NULL && comp == 0)
return false;
stackList[r--] = u; // going down, store u
}
int oldDeep = this->deep;
while (oldDeep < w->height)
stackList[oldDeep++] = this->sentinel; // increasing height of skiplist
this->deep = oldDeep;
this->sentinel->height = oldDeep;
this->sentinel->height = oldDeep;
for (int i = 0; i < w->height; i++) {
w->next[i] = stackList[i]->next[i];
stackList[i]->next[i] = w;
}
this->number++;
return true;
}

int main(int argc,char *argv[])
{
skip<int> *test = new skip<int>(2);
test->add(1);
test->add(222);
test->add(12);
test->add(10);
test->add(5);
test->remove(5);
Node<int> *h = test->sentinel;
for(int i=0;i<test->number;i++){
if(h->next[0]!=NULL){
cout<<h->next[0]->x<<" "<<"height is: "<<h->next[0]->height<<endl;
h = h->next[0];
}
}
system("pause");
return 0;
}

4.心得

　　指针数组的定义

5.结尾

　　第一次写，写的非常简单，但是代码在visual 2010测试，通过。