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调用Orator ORM进行数据库操作

《Python调用OratorORM进行数据库操作》OratorORM是一个功能丰富且灵活的PythonORM库,旨在简化数据库操作,它支持多种数据库并提供了简洁且直观的API,下面我们就... 目录Orator ORM 主要特点安装使用示例总结Orator ORM 是一个功能丰富且灵活的 python O

Python使用国内镜像加速pip安装的方法讲解

《Python使用国内镜像加速pip安装的方法讲解》在Python开发中,pip是一个非常重要的工具,用于安装和管理Python的第三方库,然而,在国内使用pip安装依赖时,往往会因为网络问题而导致速... 目录一、pip 工具简介1. 什么是 pip?2. 什么是 -i 参数?二、国内镜像源的选择三、如何

python使用fastapi实现多语言国际化的操作指南

《python使用fastapi实现多语言国际化的操作指南》本文介绍了使用Python和FastAPI实现多语言国际化的操作指南,包括多语言架构技术栈、翻译管理、前端本地化、语言切换机制以及常见陷阱和... 目录多语言国际化实现指南项目多语言架构技术栈目录结构翻译工作流1. 翻译数据存储2. 翻译生成脚本

如何通过Python实现一个消息队列

《如何通过Python实现一个消息队列》这篇文章主要为大家详细介绍了如何通过Python实现一个简单的消息队列,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... 目录如何通过 python 实现消息队列如何把 http 请求放在队列中执行1. 使用 queue.Queue 和 reque

Python如何实现PDF隐私信息检测

《Python如何实现PDF隐私信息检测》随着越来越多的个人信息以电子形式存储和传输,确保这些信息的安全至关重要,本文将介绍如何使用Python检测PDF文件中的隐私信息,需要的可以参考下... 目录项目背景技术栈代码解析功能说明运行结php果在当今,数据隐私保护变得尤为重要。随着越来越多的个人信息以电子形

使用Python快速实现链接转word文档

《使用Python快速实现链接转word文档》这篇文章主要为大家详细介绍了如何使用Python快速实现链接转word文档功能,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... 演示代码展示from newspaper import Articlefrom docx import

Python Jupyter Notebook导包报错问题及解决

《PythonJupyterNotebook导包报错问题及解决》在conda环境中安装包后,JupyterNotebook导入时出现ImportError,可能是由于包版本不对应或版本太高,解决方... 目录问题解决方法重新安装Jupyter NoteBook 更改Kernel总结问题在conda上安装了

Python如何计算两个不同类型列表的相似度

《Python如何计算两个不同类型列表的相似度》在编程中,经常需要比较两个列表的相似度,尤其是当这两个列表包含不同类型的元素时,下面小编就来讲讲如何使用Python计算两个不同类型列表的相似度吧... 目录摘要引言数字类型相似度欧几里得距离曼哈顿距离字符串类型相似度Levenshtein距离Jaccard相

Python安装时常见报错以及解决方案

《Python安装时常见报错以及解决方案》:本文主要介绍在安装Python、配置环境变量、使用pip以及运行Python脚本时常见的错误及其解决方案,文中介绍的非常详细,需要的朋友可以参考下... 目录一、安装 python 时常见报错及解决方案(一)安装包下载失败(二)权限不足二、配置环境变量时常见报错及

Python中顺序结构和循环结构示例代码

《Python中顺序结构和循环结构示例代码》:本文主要介绍Python中的条件语句和循环语句,条件语句用于根据条件执行不同的代码块,循环语句用于重复执行一段代码,文章还详细说明了range函数的使... 目录一、条件语句(1)条件语句的定义(2)条件语句的语法(a)单分支 if(b)双分支 if-else(