python circular doubly linked list

2023-10-10 14:40

本文主要是介绍python circular doubly linked list,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

python的双向链表

  • 需求
  • 番外

最近写装饰器看了 functools.lru_cache 的源码1,里面发现了这样的代码:

    root = []                # root of the circular doubly linked listroot[:] = [root, root, None, None]     # initialize by pointing to self

类似的代码之前在 collections.OrderedDict 的源码里见过,之前也写过相关文章2 ,但再看依然理解不深,于是今天再来聊聊这个。

需求

  • lru_cache

    首先是记录和调整顺序(插入移动删除),由双向链表来实现;其次是通过键查询到值,由哈希表来实现。

  • OrderedDict

    先讲个题外话,虽然自 Python 3.7 之后,字典的顺序会确保为插入顺序,但是 OrderedDict 并没有被干掉,搜了下只发现了这个答案3,它谈到了 OrderedDict.move_to_end() 和比较相等时的顺序敏感性。
    那么 OrderedDict 需要啥呢,本质上和上面一样,哈希表查找快,但是数据无固定顺序;链表有顺序之分,插入删除快,但是查找慢,结合一下就是哈希双向链表。

在这里插入图片描述

因为经常需要对队头和队尾进行操作,为了简化算法,设置一个哨兵节点 root

    PREV, NEXT, KEY, RESULT = 0, 1, 2, 3   # names for the link fieldsroot = []                # root of the circular doubly linked listroot[:] = [root, root, None, None]     # initialize by pointing to self

root[PERV] 表示队尾的节点, root[NEXT] 表示队头的节点。

下面是一些操作

# 添加节点到队尾
# Put result in a new link at the front of the queue.
last = root[PREV]
link = [last, root, key, result]
last[NEXT] = root[PREV] = cache[key] = link# 移动节点到队尾
# Move the link to the front of the circular queue
link_prev, link_next, _key, result = link
link_prev[NEXT] = link_next
link_next[PREV] = link_prev
last = root[PREV]
last[NEXT] = root[PREV] = link
link[PREV] = last
link[NEXT] = root# 删除头节点并添加节点到队尾 这里把要删除的节点的key/result清空 变成新的哨兵节点 
# 旧哨兵节点直接存入添加节点的key/result
# Use the old root to store the new key and result.
oldroot = root
oldroot[KEY] = key
oldroot[RESULT] = result
# Empty the oldest link and make it the new root.
# Keep a reference to the old key and old result to
# prevent their ref counts from going to zero during the
# update. That will prevent potentially arbitrary object
# clean-up code (i.e. __del__) from running while we're
# still adjusting the links.
root = oldroot[NEXT]
oldkey = root[KEY]
oldresult = root[RESULT]
root[KEY] = root[RESULT] = None
# Now update the cache dictionary.
del cache[oldkey]
# Save the potentially reentrant cache[key] assignment
# for last, after the root and links have been put in
# a consistent state.
cache[key] = oldroot

关于 collections.OrderedDict 为什么舍弃掉这种写法,而使用了节点类和弱引用,我想就是因为 OrderedDict 里面有一些删除操作,在循环引用下可能会有内存的问题。

可以看到 lru_cache 装饰器里没有删除单个节点的操作,当缓存数量达到 maxsize 时,优化的算法没有先删除再添加,而是修改节点然后移动哨兵节点的位置。

番外

对函数传入的参数做哈希可以参考源码这部分,当然参数必须是可哈希的

class _HashedSeq(list):""" This class guarantees that hash() will be called no more than onceper element.  This is important because the lru_cache() will hashthe key multiple times on a cache miss."""__slots__ = 'hashvalue'def __init__(self, tup, hash=hash):self[:] = tupself.hashvalue = hash(tup)def __hash__(self):return self.hashvaluedef _make_key(args, kwds, typed,kwd_mark = (object(),),fasttypes = {int, str},tuple=tuple, type=type, len=len):"""Make a cache key from optionally typed positional and keyword argumentsThe key is constructed in a way that is flat as possible rather thanas a nested structure that would take more memory.If there is only a single argument and its data type is known to cacheits hash value, then that argument is returned without a wrapper.  Thissaves space and improves lookup speed."""# All of code below relies on kwds preserving the order input by the user.# Formerly, we sorted() the kwds before looping.  The new way is *much*# faster; however, it means that f(x=1, y=2) will now be treated as a# distinct call from f(y=2, x=1) which will be cached separately.key = argsif kwds:key += kwd_markfor item in kwds.items():key += itemif typed:key += tuple(type(v) for v in args)if kwds:key += tuple(type(v) for v in kwds.values())elif len(key) == 1 and type(key[0]) in fasttypes:return key[0]return _HashedSeq(key)

最后贴两篇也是分析 lru_cache 源码的文章4 5,别人都会实现双向链表,我好菜呜呜呜~

其他存替换策略(cache replacement policies)6


  1. https://github.com/python/cpython/blob/main/Lib/functools.py#L427 ↩︎

  2. https://blog.csdn.net/qq_41967784/article/details/105370492 ↩︎

  3. https://stackoverflow.com/a/50872567 ↩︎

  4. https://blog.51cto.com/nu1l/3584159 ↩︎

  5. https://www.cnblogs.com/TM0831/p/13268327.html ↩︎

  6. https://en.wikipedia.org/wiki/Cache_replacement_policies ↩︎

这篇关于python circular doubly linked list的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!



http://www.chinasem.cn/article/181121

相关文章

Python中注释使用方法举例详解

《Python中注释使用方法举例详解》在Python编程语言中注释是必不可少的一部分,它有助于提高代码的可读性和维护性,:本文主要介绍Python中注释使用方法的相关资料,需要的朋友可以参考下... 目录一、前言二、什么是注释?示例:三、单行注释语法:以 China编程# 开头,后面的内容为注释内容示例:示例:四

Python中win32包的安装及常见用途介绍

《Python中win32包的安装及常见用途介绍》在Windows环境下,PythonWin32模块通常随Python安装包一起安装,:本文主要介绍Python中win32包的安装及常见用途的相关... 目录前言主要组件安装方法常见用途1. 操作Windows注册表2. 操作Windows服务3. 窗口操作

Python中re模块结合正则表达式的实际应用案例

《Python中re模块结合正则表达式的实际应用案例》Python中的re模块是用于处理正则表达式的强大工具,正则表达式是一种用来匹配字符串的模式,它可以在文本中搜索和匹配特定的字符串模式,这篇文章主... 目录前言re模块常用函数一、查看文本中是否包含 A 或 B 字符串二、替换多个关键词为统一格式三、提

python常用的正则表达式及作用

《python常用的正则表达式及作用》正则表达式是处理字符串的强大工具,Python通过re模块提供正则表达式支持,本文给大家介绍python常用的正则表达式及作用详解,感兴趣的朋友跟随小编一起看看吧... 目录python常用正则表达式及作用基本匹配模式常用正则表达式示例常用量词边界匹配分组和捕获常用re

python实现对数据公钥加密与私钥解密

《python实现对数据公钥加密与私钥解密》这篇文章主要为大家详细介绍了如何使用python实现对数据公钥加密与私钥解密,文中的示例代码讲解详细,感兴趣的小伙伴可以跟随小编一起学习一下... 目录公钥私钥的生成使用公钥加密使用私钥解密公钥私钥的生成这一部分,使用python生成公钥与私钥,然后保存在两个文

python删除xml中的w:ascii属性的步骤

《python删除xml中的w:ascii属性的步骤》使用xml.etree.ElementTree删除WordXML中w:ascii属性,需注册命名空间并定位rFonts元素,通过del操作删除属... 可以使用python的XML.etree.ElementTree模块通过以下步骤删除XML中的w:as

使用Python绘制3D堆叠条形图全解析

《使用Python绘制3D堆叠条形图全解析》在数据可视化的工具箱里,3D图表总能带来眼前一亮的效果,本文就来和大家聊聊如何使用Python实现绘制3D堆叠条形图,感兴趣的小伙伴可以了解下... 目录为什么选择 3D 堆叠条形图代码实现:从数据到 3D 世界的搭建核心代码逐行解析细节优化应用场景:3D 堆叠图

深度解析Python装饰器常见用法与进阶技巧

《深度解析Python装饰器常见用法与进阶技巧》Python装饰器(Decorator)是提升代码可读性与复用性的强大工具,本文将深入解析Python装饰器的原理,常见用法,进阶技巧与最佳实践,希望可... 目录装饰器的基本原理函数装饰器的常见用法带参数的装饰器类装饰器与方法装饰器装饰器的嵌套与组合进阶技巧

Python中Tensorflow无法调用GPU问题的解决方法

《Python中Tensorflow无法调用GPU问题的解决方法》文章详解如何解决TensorFlow在Windows无法识别GPU的问题,需降级至2.10版本,安装匹配CUDA11.2和cuDNN... 当用以下代码查看GPU数量时,gpuspython返回的是一个空列表,说明tensorflow没有找到

Python get()函数用法案例详解

《Pythonget()函数用法案例详解》在Python中,get()是字典(dict)类型的内置方法,用于安全地获取字典中指定键对应的值,它的核心作用是避免因访问不存在的键而引发KeyError错... 目录简介基本语法一、用法二、案例:安全访问未知键三、案例:配置参数默认值简介python是一种高级编