Solidity 优化 - 如何维护排序列表

本文探索了使用可迭代映射来实现排序列表。

本系列文章有:

  1. Solidity 优化 - 控制 gas 成本
  2. Solidity 优化 - 编写 O(1) 复杂度的可迭代映射
  3. Solidity 优化 - 维护排序列表

本文我们探索和讨论在以太坊独特的EVM成本模型下编写高效的Solidity代码的数据结构和实现技术。 读者应该已经对Solidity中的编码以及EVM的总体工作方式所有了解。

上一篇文章中,我们讨论了(可以在每个元素上迭代的数据结构)如何在列表中添加元素或从列表中删除元素。这篇文章将扩展我们的数据结构,以维护链上已排序的链表。像上一篇文章一样,我们将通过展示每个函数的实现来进行解释。如果你准备好了,那就开始吧!

场景范例

上一篇文章一样,我们依旧要创建一个“学校”智能合约,但是这次我们只保留了学生地址列表。我们需要根据他们的分数来维持他们的排序,老师可以在学生中增加或减去他们的分数,并且可以保证学生列表仍然可以随时按分数保持顺序。最后一个要求是我们可以列出排名前k的学生,以奖励表现良好的学生。

函数需求

让我们考虑一下满足所有要求所需的函数,需要实现5个函数。

  1. 将新学生添加到具有分数排序的列表中
  2. 提高学生分数
  3. 降低学生分数
  4. 从名单中删除学生
  5. 获取前K名学生名单

实现

但是,在开始实现每个函数之前,我们需要设置基础数据结构(数组,映射等),我们使用上一篇文章中的可迭代映射。创建映射以存储分数并为每个函数编写接口,框架代码如下所示:

注意:GUARD是列表的头。

添加带有分数的新学生 addStudent

让我们从第一个函数 addStudent 开始。与普通的可迭代映射有所不同的是,我们需要在正确的索引处插入新项目,而不是在列表的前面添加以维持我们的排序。

<center>显示如何将Dave插入维护的排序列表中</center>

为了使代码易于阅读,我们创建了2个辅助函数来查找和验证新值的索引。

_verifyIndex 函数用于验证该值在左右地址之间。如果 左边的值新值 > 右边的值将返回true(如果我们保持降序,并且如果值等于,则新值应该在旧值的后面)

验证索引 <center>验证索引函数</center>

_findIndex 帮助函数,用于查找新值应该插入在哪一个地址后面。从GUARD遍历列表,通过使用_verifyIndex检查来找到有效的索引。此代码确保我们可以肯定地找到有效的索引

查找索引 <center>查找索引函数</center>

addStudent 在有效索引地址后插入新项目,更新分数并增加listSize。

addStudent <center>添加学生函数</center>

从列表中删除学生:removeStudent

removeStudent 的实现与上一篇文章相同,因为如果a≥b≥c,然后a≥c,在列表删除b之后仍是排序。

 链表删除Bob <center>显示如何从列表中删除Bob</center>

辅助函数_isPrevStudent_findPrevStudent

<center>检查前一个学生并找到前一个学生</center>

与上一篇文章相同的 removeStudent 不过需要清除 scores映射。

<center>删除学生函数</center>

更新学生分数:increaseScorereduceScore

increaseScorereduceScore可以使用相同的逻辑来实现,即将旧值更新为新值。主要思想是我们将旧项目临时删除,然后将其添加到新(或相同)索引中,该索引应具有新值,因此我们可以重复使用添加/删除函数。

<center>显示如何更新鲍勃的分数</center>

更新分数 <center>更新分数函数</center>

注意:我们会检查条件,以确定新值是否适合相同的索引,这样我们不需要删除项目并将其添加到相同的值(这只是优化操作,可以节省1000 gas )

如果我们具有updateScore函数,则可以用一行代码来实现increaseScorereduceScore函数。

<center>增加分数并减少分数函数</center>

获取前k名学生名单:getTop

这个函数没有什么花哨的,只是从GUARD循环开始,将地址存储到数组并返回该数组。容易吧?

<center>获取前k名学生函数</center>

代码已发布此处 , 代码如下:


pragma solidity 0.5.9;

contract School{

  mapping(address => uint256) public scores;
  mapping(address => address) _nextStudents;
  uint256 public listSize;
  address constant GUARD = address(1);

  constructor() public {
    _nextStudents[GUARD] = GUARD;
  }

  function addStudent(address student, uint256 score) public {
    require(_nextStudents[student] == address(0));
    address index = _findIndex(score);
    scores[student] = score;
    _nextStudents[student] = _nextStudents[index];
    _nextStudents[index] = student;
    listSize++;
  }

  function increaseScore(address student, u...

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