c++标准跳表的初始化

标准跳表的初始化包括以下步骤：

1. 创建头节点：创建一个新节点作为头节点，其key值为负无穷。

2. 创建尾节点：创建一个新节点作为尾节点，其key值为正无穷。

3. 初始化索引层：创建一定数量的索引层，每一层都包括头节点和尾节点。

4. 连接索引层和数据层：将数据层中的每一个节点按照其key值插入到索引层中。

5. 初始化随机数生成器：使用随机数生成器生成随机数，用于确定每个节点在哪些索引层中出现。

6. 设置跳表的高度：根据节点在索引层中出现的情况，确定跳表的高度。

7. 返回跳表的头节点。

下面是C语言的代码示例：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <limits.h>
#include <time.h>

#define MAX_LEVEL 16 // 跳表的最大高度

// 跳表节点结构体
typedef struct SkipNode {
    int key; // 节点的key值
    int value; // 节点的value值
    struct SkipNode **forward; // 指向当前节点在各层的后继节点
} SkipNode;

// 跳表结构体
typedef struct SkipList {
    int level; // 跳表的高度
    SkipNode *header; // 跳表的头节点
} SkipList;

// 创建新节点
SkipNode *new_node(int key, int value, int level) {
    SkipNode *node = (SkipNode *)malloc(sizeof(SkipNode));
    node->key = key;
    node->value = value;
    node->forward = (SkipNode **)calloc(level, sizeof(SkipNode *));
    return node;
}

// 销毁节点
void destroy_node(SkipNode *node) {
    free(node->forward);
    free(node);
}

// 创建跳表
SkipList *create_skip_list() {
    SkipList *list = (SkipList *)malloc(sizeof(SkipList));
    list->level = 1;
    list->header = new_node(INT_MIN, 0, MAX_LEVEL);
    return list;
}

// 销毁跳表
void destroy_skip_list(SkipList *list) {
    SkipNode *node = list->header->forward[0];
    while (node != NULL) {
        SkipNode *temp = node;
        node = node->forward[0];
        destroy_node(temp);
    }
    free(list->header);
    free(list);
}

// 在跳表中查找节点
SkipNode *skip_list_find(SkipList *list, int key) {
    SkipNode *node = list->header;
    for (int i = list->level - 1; i >= 0; i--) {
        while (node->forward[i] != NULL && node->forward[i]->key < key) {
            node = node->forward[i];
        }
    }
    node = node->forward[0];
    if (node != NULL && node->key == key) {
        return node;
    } else {
        return NULL;
    }
}

// 在跳表中插入节点
void skip_list_insert(SkipList *list, int key, int value) {
    // 查找插入位置
    SkipNode *node = list->header;
    SkipNode *update[MAX_LEVEL];
    for (int i = list->level - 1; i >= 0; i--) {
        while (node->forward[i] != NULL && node->forward[i]->key < key) {
            node = node->forward[i];
        }
        update[i] = node;
    }
    node = node->forward[0];

    // 如果节点已存在，则更新value值
    if (node != NULL && node->key == key) {
        node->value = value;
        return;
    }

    // 创建新节点
    int level = 1;
    while (rand() < RAND_MAX / 2 && level < MAX_LEVEL) {
        level++;
    }
    SkipNode *new_node = new_node(key, value, level);

    // 如果新节点的高度大于当前跳表的高度，则更新跳表的高度
    if (level > list->level) {
        for (int i = list->level; i < level; i++) {
            update[i] = list->header;
        }
        list->level = level;
    }

    // 将新节点插入到各层中
    for (int i = 0; i < level; i++) {
        new_node->forward[i] = update[i]->forward[i];
        update[i]->forward[i] = new_node;
    }
}

int main() {
    // 初始化随机数生成器
    srand((unsigned)time(NULL));

    // 创建跳表
    SkipList *list = create_skip_list();

    // 插入节点
    skip_list_insert(list, 1, 10);
    skip_list_insert(list, 2, 20);
    skip_list_insert(list, 3, 30);

    // 查找节点
    SkipNode *node = skip_list_find(list, 2);
    if (node != NULL) {
        printf("key=%d, value=%d\n", node->key, node->value);
    } else {
        printf("not found\n");
    }

    // 销毁跳表
    destroy_skip_list(list);

    return 0;
}