23、无分支搜索程序技术解析

无分支搜索程序技术解析

1. 实验设定

在所有实验中，操作的元素为 4 字节整数，且确保输入元素是唯一的。执行时间使用 C 标准库中的 gettimeofday 函数测量，分支预测错误和缓存缺失的测量则借助 valgrind（版本 3.7.0）中的模拟器完成。每个实验重复 10⁶ 次，并报告所有测试运行的平均值。实验主要用于初步验证，而非对搜索程序进行全面的实验评估。将程序移植到其他计算机上，其行为与测试计算机上相似，但运行时间高度依赖于计算机架构、编译器和操作系统等环境因素，有兴趣的读者可在自己的平台上验证结果。

2. 搜索程序

• 节点结构 ：假设二叉搜索树的节点存储一个元素和三个指针，分别指向左子节点、右子节点和父节点。对于节点 x ，用 (*x).element() 、 (*x).left() 、 (*x).right() 和 (*x).parent() 表示这四个字段的值。
• 比较方式 ：传统搜索算法常依赖三向比较（小于、大于或等于），但这里假设只能进行双向比较，模拟三向比较需要两次双向比较。使用双向分支的搜索程序仅在每一层进行一次元素比较。
• 搜索逻辑 ：假设搜索元素 v ，测试是否向左移动（当 v < (*x).element() ），若不满足则可能相等，