A* 路径查找中 std::map 性能的 C++ 性能问题。

Question

我目前正在学习 C++，因此我正在将我之前用 Python 编写的 A* 寻路算法转换为 C++。尽管对 C++ 库中所有不同类型的数据类型了解不多，但我还是决定投入其中。

完成程序编写后，C++ 版本的运行速度比 Python 版本慢（该程序使用 std::map 而不是 Python 字典来存储移动成本）。不管您是否知道寻路，是否有人可以查看我的代码并告诉它为什么运行效率如此低下？

我运行了 Visual Studios Profiler 来检查效率如此低下的原因（我知道队列可用于加快搜索速度，但请记住，在 Python 中使用相同的代码且没有优先级队列的情况下，它的运行速度要快 50 倍）..似乎几乎所有时间都被 std::map [] 运算符使用：

Function Name   Total CPU (%) -> 88.01 %
+ std::map<std::pair<int,int>,int,std::less<std::pair<int,int>>,
  std::allocator<std::pair<std::pair<int,int> const ,int> > >::
  operator[]

我的代码：

    void findPath(pair<int, int> startLocation, pair<int, int> endLocation){

    vector<pair<int, int>> openSet;
    vector<pair<int, int>> closedSet;
    openSet.push_back(startLocation);

    map<pair<int, int>, pair<int, int>> cameFrom;
    map<pair<int, int>, int> gCosts;
    map<pair<int, int>, int> fCosts;

    gCosts[startLocation] = 0;
    fCosts[startLocation] = heuristic(startLocation, endLocation);

    pair<int, int> currentNode;
    while (openSet.size() > 0){

        currentNode = openSet[0];

        for (std::vector<pair<int, int>>::iterator it = openSet.begin(); it != openSet.end(); ++it){
            pair<int, int> node = *it;
            if (fCosts[node] < fCosts[currentNode])
                currentNode = node;
        }

        if (DEBUG){
            cout << "Current Node: " << currentNode.first << " " << currentNode.second << endl;
        }

        if (currentNode == endLocation){
            break;
        }

        openSet.erase( remove(openSet.begin(), openSet.end(), currentNode), openSet.end() );
        closedSet.push_back(currentNode);

        vector<pair<int, int>> neighbors = getNeighbors(currentNode);

        for (std::vector<pair<int, int>>::iterator it = neighbors.begin(); it != neighbors.end(); ++it){
            pair<int, int> neighbor = *it;
            if (std::find(closedSet.begin(), closedSet.end(), neighbor) != closedSet.end()) {
                continue;
            }

            int possiblegCost = gCosts[currentNode] + heuristic(currentNode, neighbor);

            bool inOpenSet = find(openSet.begin(), openSet.end(), neighbor) != openSet.end();
            if (!inOpenSet || (possiblegCost < gCosts[neighbor])) {
                cameFrom[neighbor] = currentNode;
                gCosts[neighbor] = possiblegCost;
                fCosts[neighbor] = possiblegCost + heuristic(neighbor, endLocation);

                /*if (DEBUG){
                console() << "Modifying neighbor: " << neighbor.first << "," << neighbor.second << " Costs of: "
                << gCosts[neighbor] << " " << fCosts[neighbor] << endl;
                }*/

                if (!inOpenSet){
                    openSet.push_back(neighbor);
                }
            }

        }
    }

}

Answer 1

使用std::map::find 和/或std::map::emplace/std::map::emplace_hint 可能比std::map operator[] 快​​得多