跳跃表 C#

           虽然avl树和红黑树在数据搜索和排序方面都是有效的数据结构，但是都显得特别麻烦，跳跃表就显得特别简单，虽然简单 不影响他性能，在平均情况下，其插入、删除、查找数据时间复杂度都是O(log(N))，其最坏情况下都为O(N)。                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      跳跃表的构造源于一种用于查找的基础数据结构---链表。跳跃表就是在普通链表的情况下，随机在一些节点上增加几层链，用于指向后面的数据。

普通链表    ：

         

 

跳跃表：                                            

 

 

  链表就像走楼梯，普通链表一步一个阶梯，但是跳跃表可以达到一步好多个阶梯。所以效率比普通链表快多了。 

 

跳跃表实现需要两个类：一个节点类和一个跳跃表本身的类。

  =代码如果出错，欢迎指出=

节点类代码：

public class SkipNode

{

public int key;

public Object value;

public SkipNode[] link;

public SkipNode(int level,int key , Object Value)

{
this.key=key;

this.value=value;

link=new SkipNode[level];

}

 

跳跃表类代码:

public class SkipList

{

private int maxLevel;

private int level;

private SkipNode header;

private const int NIL=Int32.MaxValue;

private const int PROB =0.5F;

}

 

SkipList类的构造器包含两个部分：带单独一个参数的Public构造器，其中此参数是跳跃表内节点的总数量，以及一个完成大部分工作的Private构造器数。

 

 代码如下：

public SkipList(long maxNodes)         //把节点总数量传递给构造器方法作为方法内的唯一参数。初始化跳跃表对象工作的,private构造器在调用时会有两个参数

{                                                                                                    
this.SkipList2(PROB,(int)(Math.Ceiling(Math.Log(maxNodes)/Math.Log(1/PROB)-1)));  

}          

                                                                                                                                 

private void SkipList2(float probable,int maxLevel)   //设置了数据成员的数值，创建了跳跃表的头节点，创建了用于每个节点链的“空”节点，记忆初始化了该元素的链   

{
this.proability=probable;

this.maxLevel=maxLevel;

level=0;

header=new SkipNode(maxLevel,0,null);

SkipNode nilElement=new Skip(maxLevel,NIL,null);

  for(int i=0;i<=maxLevel-1;i++)

  
header.link[i]=nilElement;

}

 

概率方法代码：

private int GenRandomLevel()                 //随机给链层数

{

int newLevel=0;

Random r= new Random();

int ran=r.Next(0);

while((newLevel<maxLevel)&&ran<provavility))

     newLevel++;

return newLevel;

}

 

插入代码:

 

public void insert(int key,Object value)

{
SkipNode[] update=new SkipNode[maxLevel];

SkipNode cursor=header;

for( int i=level;i>=level;i--)            //从当前最高层到最底层

    {

 while (cursor.link[i].key<key)            //如果比要找的这个数值要小的话，就到指向下一个节点，用update【i】来接收每一层的最后一个节点

     cursor=cursor.link[i];

update[i]=cursor;

    }

cursor=cursor.link[0];

if (cursor.key=key)                          //如果存在，那就覆盖

  
cursor.value=value;

else

 {

int newLevel =GenRandomLevel();

   if (newLevel>level)                       //如果随机出来的链层比当前链层高的情况

     {

   for(int i=level+1;i<=newLevel-1;i++)

update[i]=header;

level=newLevel;

      }

cursor = new SkipNode(newLevel,key,Value);            // 插入

   for(int i=0;i<=newLevel-1;i++)           //插入后改变自己的链指向的节点，和前面节点的链指向的节点变成自己

    {

cursor.link[i]=update[i].link[i];

update[i].link[i]=cursor;

     }

  }

}

 

删除代码:

public void Delete(int key)

{

SkipNode[] update=new SkipNode[maxLevel+1];

SkipNode cursor=header;

for(Int i=level;i>=level;i--)                        

  {

   while(cursor.link[i].key<key)

cursor=cursor.link[i];

update[i]=cursor;

  }

cursor=cursor.link[0];

if(cursor.key==key)

  {

for(int i=0;i<level-1;i++)

  if(update[i].link[i]==cursor)

update[i].link[i]=cursor.link[i];                 //直接等于要删除节点的后面节点

while((level>0)&&(header.link[level].key==NIL))             //删除当前节点的链层

   level--;

  }

}

 

遍历代码:

public Object Search(int key)

{

SkipNode cursor=header;

for(int i=level;i>0;i--)

 {

SkipNode nexeElement=cursor.link[i];

while(nextElement.key<key)

{

cursor=nextElement;

nextElement=cursor.link[i];

}

}

cursor=cursor.link[0];

if(cursor.key==key)

  return cursor.value;

else

  return "Object not found";

}