模型 帶來 函數 生產者-消費者模型 散列 lin 時間復雜度 條件 搜索

6.1鏈表 鏈表表示一種存放和操作的可變數據元素的數據結構。 鏈表與靜態數組不同的是它包含的元素是動態創建並且插入鏈表的，在編譯時不必知道具體需要多少個元素。 另外鏈表中每個元素的創建時間各不相同，所以它們在內存中無需占用連續的空間。 鏈表中每個元素都包含指向下一元素的指針，當有新元素加入鏈表時，可以簡單的調整指向下一節點的指針就可以了。 6.1.2環形鏈表 通常鏈表中最後一個元素不在指向下一個元素，所以鏈表結尾元素的下一指針為NULL，以此表示它是鏈表的最後一個元素。 但是有些鏈表中，末尾元素並不指向特殊值，相反，它指回鏈表的首元素，這種收尾相連的鏈表叫環形鏈表。 因為環形鏈表提供了最大的靈活性，所以Linux內核的標準鏈表是環形鏈表。 6.2隊列 任何操作系統內核中都少不了一種編程模型：生產者和消費者。該模型可以使用隊列來時實現。 消費者獲得數據的順序與生產者推入隊列的順序一致。 隊列時FIFO，先進先出。 Linux內核通用隊列實現稱為Kfifo。Kfifo對象維護了兩個偏移量：入口偏移和出口偏移。入口偏移時指向下一次入隊的位置。出口偏移是指向下一次出隊的位置。 6.3映射 一個映射，也常稱為關聯數組，其實是一個由唯一鍵組成的集合，而每個鍵必然關聯一個特定的值，映射至少包含三個操作:add、remove、Look。 雖然散列表時一種映射，但並非所有的映射都需要通過散列表實現。除了散列表外，映射也可以通過自平衡二叉搜索樹存儲數據。 通過散列表實現的映射可以提供更好的平均的漸進復雜度。 二叉搜索樹可以在最壞的情況下有更好的表現。 二叉搜索樹滿足順序保障，這將給用戶的按序遍歷帶來很好的性能。 二叉搜索樹最後一個優勢是它不需要散列函數，需要的鍵類型只要可以定義<=操作算子便可以。 6.4二叉樹 樹是一種能提供分層的樹型結構的特定數據結構。 一個二叉樹是每個節點最多只有兩個出邊的樹。 一個二叉搜索樹是一個節點有序的二叉樹，其順序通常遵守以下規則： 根的左分支節點值都小於根節點值 右分支節點值都大於根節點值 所有的子樹也都是二叉搜索樹。 根據以上規則，在樹種搜索一個指定值或者按順序遍歷樹相當快。 一個平衡二叉搜索樹是一個所有節點深度差不超過1的二叉搜索樹。 一個自平衡二叉搜索樹是指其操作都試圖維持平衡的二叉搜索樹。 紅黑樹是一種自平衡二叉搜索樹，Linux主要的平衡二叉樹數據結構就是紅黑樹。 紅黑樹具有以下規則： 所有節點要麽是黑色，或者是紅色 葉子節點都是黑色 葉子節點不包含數據 所有非葉子節點都有兩個子節點 如果一個節點時紅色，則它的子節點一定是黑色 在一個節點到子節點的路徑中，如果總是包含相同數目的黑色節點，則其路徑相比其他路徑是最短的。 根據以上條件，可以保證最深的葉子節點深度不會大於兩倍的最淺葉子節點的深度，所以紅黑樹是半平衡的。 6.5數據結構以及選擇 當你對數據結構的操作主要是遍歷，就使用鏈表，沒有數據結構可以可以提供比線性算法復雜度更好的算法遍歷元素。 如果你的代碼符合生產者-消費者模型，則使用隊列。 如果你需要存儲大量數據，並且檢索迅速，則使用紅黑樹最好。 6.6時間復雜度 1 衡量 logN 對數 n 線性 n的2次方 平方 n的3次方 立方 2的N次方 指數 n！ 階乘

第六章：內核數據結構