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package main import ( "crypto/rand" "fmt" ) const bucketSize = 20 type KBucket struct { buckets [160][]string selfID string } func NewKBucket(selfID string) *KBucket { return &KBucket{ selfID: selfID, } } func (k

以下是对代码的优化建议:

  1. 添加必要的包引用:在代码中需要使用 math/bits 包,因此需要将其添加到代码中。

  2. 将常量值作为参数传递:可以将桶大小(bucketSize)作为 NewKBucket 方法的参数,这样就可以在创建 KBucket 对象时指定桶大小,而不是使用固定的常量值。

  3. 改善 insertNode 方法:在插入节点时,如果目标桶已经满了,则先删除最旧的节点再插入新节点。但是这种方法可能会导致多次递归调用 insertNode 方法,影响性能。一种更好的方法是,在向桶中插入新节点之前检查该桶是否已满,并计算出应该删除哪个节点。然后直接替换相应位置的元素即可。

  4. 改善 getValue 方法:在获取键值对时,可以直接返回找到的键值对,并且不必遍历整个桶以查找指定键。只需根据距离计算出目标桶索引,并在该桶内查找指定键即可。

下面是针对以上问题进行的代码修改建议:

  1. package main
  2. import (
  3. "crypto/rand"
  4. "fmt"
  5. "math/bits"
  6. )
  7. type KBucket struct {
  8. buckets [160][]string
  9. selfID string
  10. size int // 桶大小
  11. }
  12. func NewKBucket(selfID string, size int) *KBucket {
  13. return &KBucket{
  14. selfID: selfID,
  15. size: size,
  16. }
  17. }
  18. func (kb *KBucket) distance(nodeID string) []byte {
  19. a := []byte(kb.selfID)
  20. b := []byte(nodeID)
  21. res := make([]byte, len(a))
  22. for i := range a {
  23. res[i] = a[i] ^ b[i]
  24. }
  25. return res
  26. }
  27. func (kb *KBucket) getBucket(distance []byte) int {
  28. for i := range distance {
  29. if distance[i] != 0 {
  30. return i*8 + bits.LeadingZeros8(uint8(distance[i]))
  31. }
  32. }
  33. return len(distance)*8 - 1
  34. }
  35. func (kb *KBucket) insertNode(nodeId string) {
  36. distance := kb.distance(nodeId)
  37. bucketIndex := kb.getBucket(distance)
  38. if len(kb.buckets[bucketIndex]) >= kb.size { // 桶已满,替换最老的节点
  39. kb.replaceOldest(bucketIndex, nodeId)
  40. } else { // 直接插入新节点
  41. kb.buckets[bucketIndex] = append(kb.buckets[bucketIndex], nodeId)
  42. }
  43. }
  44. func (kb *KBucket) replaceOldest(bucketIndex int, nodeID string) {
  45. if len(kb.buckets[bucketIndex]) <= 0 { // 桶为空,直接插入新节点
  46. kb.buckets[bucketIndex] = append(kb.buckets[bucketIndex], nodeID)
  47. return
  48. }
  49. var oldestIdx int // 最老节点的索引
  50. for i, id := range kb.buckets[bucketIndex] {
  51. if id == nodeID { // 新节点已存在,无需再次插入
  52. return
  53. }
  54. if i == 0 {
  55. oldestIdx = i
  56. continue
  57. }
  58. if kb.distance(id)[bucketIndex/8] > kb.distance(kb.buckets[bucketIndex][oldestIdx])[bucketIndex/8] { // 比较距离,选择最老的节点
  59. oldestIdx = i
  60. }
  61. }
  62. kb.buckets[bucketIndex][oldestIdx] = nodeID // 替换最老的节点
  63. kb.insertNode(kb.buckets[bucketIndex][0]) // 将被替换的节点插入到相应桶中(可能需要递归)
  64. }
  65. func (kb *KBucket) printBucketContents() {
  66. for i := range kb.buckets {
  67. if len(kb.buckets[i]) > 0 {
  68. fmt.Printf("Bucket %d:", i)
  69. for j := range kb.buckets[i] {
  70. fmt.Printf("%s ", kb.buckets[i][j])
  71. }
  72. fmt.Println()
  73. }
  74. }
  75. }
  76. func main() {
  77. nodes := make([]string, 100)
  78. keys := make([]string, 200)
  79. values := make(map[string]string)
  80. for i := 0; i < 100; i++ {
  81. nodeID := randomID()
  82. nodes[i] = nodeID
  83. kb := NewKBucket(nodeID, bucketSize)
  84. for j := 0; j < bucketSize; j++ {
  85. if j != i {
  86. kb.insertNode(nodes[j])
  87. }
  88. }
  89. }
  90. for i := 0; i < 200; i++ {
  91. key, value := randomKVPair()
  92. keys[i] = key
  93. values[key] = value
  94. }
  95. for _, key := range keys[:100] {
  96. nodeIndex := rand.Intn(100)
  97. nodeID := nodes[nodeIndex]
  98. fmt.Printf("SetValue(%s, %s) at Node %s\n", key, values[key], nodeID)
  99. }
  100. for _, key := range keys[100:] {
  101. nodeIndex := rand.Intn(100)
  102. nodeID := nodes[nodeIndex]
  103. value, ok := getValue(nodeID, key, values)
  104. if !ok {
  105. fmt.Printf("GetValue(%s) at Node %s: Key not found\n", key, nodeID)
  106. } else {
  107. fmt.Printf("GetValue(%s) at Node %s: %s\n", key, nodeID, value)
  108. }
  109. }
  110. }
  111. func randomKVPair() (string, string) {
  112. key := randomString()
  113. value := randomString()
  114. return key, value
  115. }
  116. func randomString() string {
  117. b := make([]byte, 10)
  118. if _, err := rand.Read(b); err != nil {
  119. panic(err)
  120. }
  121. return fmt.Sprintf("%x", b)[:8]
  122. }
  123. func randomID() string {
  124. b := make([]byte, 20)
  125. if _, err := rand.Read(b); err != nil {
  126. panic(err)
  127. }
  128. return fmt.Sprintf("%x", b)
  129. }
  130. func getValue(nodeID string, key string, values map[string]string) (string, bool) {
  131. kb := NewKBucket(nodeID, bucketSize)
  132. bucketIndex := kb.getBucket(kb.distance(key))
  133. for _, id := range kb.buckets[bucketIndex] {
  134. if id == key { // 找到指定键,返回相应值
  135. return values[key], true
  136. }
  137. }
  138. return "", false // 未找到指定键
  139. }

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