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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:

package main

import (
	"crypto/rand"
	"fmt"
	"math/bits"
)

type KBucket struct {
	buckets [160][]string
	selfID  string
	size    int // 桶大小
}

func NewKBucket(selfID string, size int) *KBucket {
	return &KBucket{
		selfID: selfID,
		size:   size,
	}
}

func (kb *KBucket) distance(nodeID string) []byte {
	a := []byte(kb.selfID)
	b := []byte(nodeID)
	res := make([]byte, len(a))
	for i := range a {
		res[i] = a[i] ^ b[i]
	}
	return res
}

func (kb *KBucket) getBucket(distance []byte) int {
	for i := range distance {
		if distance[i] != 0 {
			return i*8 + bits.LeadingZeros8(uint8(distance[i]))
		}
	}
	return len(distance)*8 - 1
}

func (kb *KBucket) insertNode(nodeId string) {
	distance := kb.distance(nodeId)
	bucketIndex := kb.getBucket(distance)

	if len(kb.buckets[bucketIndex]) >= kb.size { // 桶已满,替换最老的节点
		kb.replaceOldest(bucketIndex, nodeId)
	} else { // 直接插入新节点
		kb.buckets[bucketIndex] = append(kb.buckets[bucketIndex], nodeId)
	}
}

func (kb *KBucket) replaceOldest(bucketIndex int, nodeID string) {
	if len(kb.buckets[bucketIndex]) <= 0 { // 桶为空,直接插入新节点
		kb.buckets[bucketIndex] = append(kb.buckets[bucketIndex], nodeID)
		return
	}

	var oldestIdx int // 最老节点的索引

	for i, id := range kb.buckets[bucketIndex] { 
        if id == nodeID { // 新节点已存在,无需再次插入
            return
        }

		if i == 0 {
			oldestIdx = i
			continue
		}

        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
            oldestIdx = i
        }
    }

	kb.buckets[bucketIndex][oldestIdx] = nodeID // 替换最老的节点

	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)
}

func (kb *KBucket) printBucketContents() {
	for i := range kb.buckets {
		if len(kb.buckets[i]) > 0 {
			fmt.Printf("Bucket %d:", i)
			for j := range kb.buckets[i] {
				fmt.Printf("%s ", kb.buckets[i][j])
			}
			fmt.Println()
		}
	}
}

func main() {
	nodes := make([]string, 100)
	keys := make([]string, 200)
	values := make(map[string]string)

	for i := 0; i < 100; i++ { 
        nodeID := randomID()
        nodes[i] = nodeID
        kb := NewKBucket(nodeID, bucketSize)
        for j := 0; j < bucketSize; j++ { 
            if j != i {
                kb.insertNode(nodes[j])
            }
        }
    }

    for i := 0; i < 200; i++ { 
        key, value := randomKVPair()
        keys[i] = key
        values[key] = value
    }

    for _, key := range keys[:100] { 
    	nodeIndex := rand.Intn(100)
        nodeID := nodes[nodeIndex]
        fmt.Printf("SetValue(%s, %s) at Node %s\n", key, values[key], nodeID)
    }

    for _, key := range keys[100:] { 
    	nodeIndex := rand.Intn(100)
        nodeID := nodes[nodeIndex]
        value, ok := getValue(nodeID, key, values)
        if !ok {
            fmt.Printf("GetValue(%s) at Node %s: Key not found\n", key, nodeID)
        } else {
            fmt.Printf("GetValue(%s) at Node %s: %s\n", key, nodeID, value)
        }
    }
}

func randomKVPair() (string, string) {
	key := randomString()
	value := randomString()
	return key, value
}

func randomString() string {
	b := make([]byte, 10)
	if _, err := rand.Read(b); err != nil {
		panic(err)
	}
	return fmt.Sprintf("%x", b)[:8]
}

func randomID() string {
	b := make([]byte, 20)
	if _, err := rand.Read(b); err != nil {
		panic(err)
	}
	return fmt.Sprintf("%x", b)
}

func getValue(nodeID string, key string, values map[string]string) (string, bool) {
	kb := NewKBucket(nodeID, bucketSize)
	bucketIndex := kb.getBucket(kb.distance(key))
	for _, id := range kb.buckets[bucketIndex] { 
		if id == key { // 找到指定键,返回相应值
			return values[key], true
		}
	}
	return "", false // 未找到指定键
}

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