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幾種常見 容器 比較和分析 hashmap, map, vector, list ...hash table

 看風景D人 2014-04-25

轉自:http://www./art/1543058

 

list支持快速的插入和刪除,但是查找費時;

vector支持快速的查找,但是插入費時。

map查找的時間復雜度是對數(shù)的,這幾乎是最快的,hash也是對數(shù)的。
如果我自己寫,我也會用二叉檢索樹,它在大部分情況下可以保證對數(shù)復雜度,最壞情況是常數(shù)復雜度,而std::map在任何情況下都可以保證對數(shù)復雜度,原因是它保證存諸結構是完全二叉檢索樹,但這會在存諸上犧牲一些時間。

STL   中的   map   內部是平衡二叉樹,所以平衡二叉樹的性質都具備。查找數(shù)據(jù)的時間也是對數(shù)時間。 vector,在分配內存上一般要比   new   高效的多。

為什么說   hash_map   是對數(shù)級的?在不碰撞的情況下,hash_map是所有數(shù)據(jù)結構中查找最快的,它是常數(shù)級的。
如果對問題設計了足夠好的hash算法,保證碰撞率很低,hash_map的查找效率無可置疑。
另外,STL的map,它的查找是對數(shù)級的,是除hash_map外最高的了,你可以說“也許還有改進余地”,但對于99.9999%的程序員,設計一個比STL   map好的map,我執(zhí)悲觀態(tài)度。
STL的map有平衡策略(比如紅黑樹什么的),所以不會退化,不需要考慮數(shù)據(jù)本身的分布問題。只不過,如果數(shù)據(jù)本身是排好序的,用vector或heap會明顯的快些,因為它們的訪問比較簡單。

我想沒必要懷疑stl::map的查找效率,影響效率最主要的因素是什么?算法,在查找問題上,有什么算法比RB_tree更好嗎?至少現(xiàn)在還沒有。不否 認你可以通過自己寫代碼,設計一個符合你需要的BR—TREE,比stl::map簡捷那么一點,但最多也就每次迭代中少一行指令而已,處理十萬個數(shù)據(jù)多 執(zhí)行十萬行指令,這對你重要嗎?如果你不是在設計OS像LINUX,沒人會關注這十萬行指令花的時間。
rb-tree的時間花在了插入和刪除上,如果你不是對插入和刪除效率要求很高,你沒有理由不選擇基于rb-tree的stl::map。

大多數(shù)程序員寫不出比std::map更好的map,這是當然的。然而并不是std::map的所有特性都出現(xiàn)在我們的程序中,自己編寫的可以更適合自己的程序,的確會比std::map更快一些。

關于hash_map,它與map的實現(xiàn)機制是不一樣的,map內部一般用樹來實現(xiàn),其查找操作是O(logN)的,這個沒有爭議,我就不多說了。
hash_map的查找,內部是通過一個從key到value的運算函數(shù)來實現(xiàn)的,這個函數(shù)“只接受key作為參數(shù)”,也就是說,hash_map的查找 算法與數(shù)據(jù)量無關,所以認為它是O(1)級的。來這里的應該都是達人,可以參看《數(shù)據(jù)結構》。當然,事實總不這樣完美,再引一段前面我自已說的話,進一步 說明,以免誤會:

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在不碰撞的情況下,hash_map是所有數(shù)據(jù)結構中查找最快的,它是常數(shù)級的。
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注意我的前提:“在不碰撞的情況下”,其實換句話說,就是要有足夠好的hash函數(shù),它要能使key到value的映射足夠均勻,否則,在最壞的情況下,它的計算量就退化到O(N)級,變成和鏈表一樣。
如果說   hash_map   是所有容器中最慢的,也只能說:“最拙劣的hash函數(shù)”會使hash_map成為查找最慢的容器。但這樣說意義不大,因為,最湊巧的排列能使冒泡排序成為最快的排序算法。

BS: "對于大型容器而言,hash_map能夠提供比map快5至10倍的元素查找速度是很常見的,尤其是在查找速度特別重要的地方.另一方面,如果hash_map選擇了病態(tài)的散列函數(shù),他也可能比map慢得多. "

ANSIC++在1998年之后就沒再有重大改變,并且決定不再向C++標準庫中做任何重大的變更,正是這個原因,hash   table(包括hash_map)并沒有被列入標準之中,雖然它理應在C++標準之中占有一席之地。
雖然,現(xiàn)在的大多數(shù)編譯平臺支持hash   table,但從可移植性方面考慮,還是不用hash   table的好。

hehe俺也來湊湊熱鬧。
1.有的時候vector可以替代map
比如key是整數(shù),就可以以key的跨度作為長度來定義vector。
數(shù)據(jù)規(guī)模很大的時候,差異是驚人的。當然,空間浪費往往也驚人。
2.hash是很難的東西
沒有高效低碰撞的算法,hash_xxx沒有意義。
而對不同的類型,數(shù)據(jù)集,不可能有優(yōu)良的神仙算法。必須因場合而宜。
俺有的解決方法是GP,可不是飯型,是遺傳編程,收效不錯。

你的百萬級的數(shù)據(jù)放到vector不大合適。因為vector需要連續(xù)的內存空間,顯然在初始化這個容器的時候會花費很大的容量。
使用map,你想好了要為其建立一個主鍵嗎?如果沒有這樣的需求,為什么不考慮deque或者list?
map默認使用的是deque作為容器。其實map不是容器,拿它與容器比較意義不大。因為你可以配置它的底層容器類型。

如果內存不是考慮的問題。用vector比map好。map每插入一個數(shù)據(jù),都要排序一次。所以速度反不及先安插所有元素,再進行排序。

用 binary_search對已序區(qū)間搜索,如果是隨機存取iterator,則是對數(shù)復雜度??梢?,在不考慮內存問題的情況下,vector比map 好。

如果你需要在數(shù)據(jù)中間進行插入,list 是最好的選擇,vector   的插入效率會讓你痛苦得想死。

涉及到查找的話用map比較好,因為map的內部數(shù)據(jù)結構用rb-tree實現(xiàn),而用vector你只能用線性查找,效率很低。

stl還提供了 hash容器,理論上查找是飛快~~~。做有序插入的話vector是噩夢,map則保證肯定是按key排序的,list要自己做些事情。

HASH類型的查找肯定快,是映射關系嘛,但是插入和刪除卻慢,要做移動操作, LIST類型的使鏈式關系,插入非常快,但是查找卻費時,需要遍歷~~ , 還是用LIST類型的吧,雖然查找慢點,

先快速排序,然后二分查找,效率也不低

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