擦除删除习语的性能增益来自哪里答案

【问题标题】：Where is the performance gain of the erase-remove idiom coming from擦除删除习语的性能增益来自哪里
【发布时间】：2017-08-07 16:04:14
【问题描述】：

我需要从满足特定条件的向量中删除所有元素。

我的第一种方法是遍历向量并在所有满足条件的元素上调用 vector::erase。

据我了解，vector::erase 在此用例中的性能很差，因为它会从底层数组中删除该项目，并将向量的其余部分向前移动一个元素（或者如果您删除一个范围则更多元素）。当您移除多个元素时，后面的元素将在每次移除时移动。

remove 算法将所有要移除的元素移到向量的末尾，因此您只需移除向量的后部，不涉及移位。

但是为什么这比擦除更快？（是不是更快？）

将元素移动到末尾是否意味着将所有后续元素向前移动，就像在vector::erase 中一样？

怎么会，那个remove只有O(n)的复杂度？

【问题讨论】：

据我了解，vector::erase 在这个用例中表现不佳 -- 如果编码器不重新安装在导致删除的每次迭代中正确迭代。这只是应该使用remove / erase 的另一个原因。

标签： c++ vector stl erase-remove-idiom

【解决方案1】：

这里的性能问题不是关于删除要删除的元素，或者将它们移动到最后（这实际上不会发生），而是关于 移动要保留的元素 .

如果您在要删除的每个元素上使用erase，则需要移动这些元素之后的所有元素......每次调用erase。通常，如果要删除 k 元素，您会将元素移动到最新的（在向量中）k 次之后，而不是仅移动一次。

但是如果你打电话给remove，你只会移动一次（见下面的例子）。

一个小例子可以更好地理解这两种方法的工作原理：

假设您有一个大小为 1000 的向量，并且您要删除的元素位于位置 17 和 37。

erase 作用于要移除的两个元素：

当您为第 17 个元素调用 erase() 时，您需要将第 18 个元素移动到第 999、982 个元素。
当您为第 36 个元素调用 erase() 时（现在是第 36 个！），您需要将第 37 个元素移动到第 998、962 个元素。

总共移动了 962 + 982 = 1944 个元素，其中 962 个元素被移动了两次。

使用remove，会发生如下情况：

element 0 does not change;
element 1 does not change;
...
element 17 is "discarded";
element 18 is moved at position 17;
element 19 is moved at position 18;
...
element 36 is moved at position 35;
element 37 is "discarded";
element 38 is moved at position 36;
...
element 999 is moved at position 997.

您总共移动了 998 个元素（1000 减去您删除的两个元素），这比之前方法的 1943 个元素要好得多。如果要删除 2 个以上的元素，这会更好。

您可以查看 en.cppreference.com 上的 possible implementation，以更好地了解 std::remove 的工作原理。

【讨论】：

【解决方案2】：

优势在于std::remove 不只是一次删除一个元素。例如，如果对 std::remove 的调用导致删除了向量的前 10 个元素，它会将第 11 个元素直接移动到第一个位置，将第 12 个元素直接移动到第二个位置等等......前 10 个元素一次一个，它会将你擦除的元素之后的每个元素移回 1。然后你会擦除下一个元素，每个元素都必须再次移动。这会在每个被删除的元素上重复。

此外，删除的元素不必是连续的，这种优势就会发生。例如，如果调用 remove 导致从第一个开始的所有其他元素都被删除。首先，第二个元素将被移动到第一个位置，这将留下两个元素的间隙，直到下一个可保留元素。那么第4个元素会直接移动到第2个位置，留下3个元素的间隙，以此类推。

另外，稍微修正一下：

remove 算法将所有要移除的元素移到向量的末尾

删除算法不这样做。它不关心要删除的元素会发生什么。它们只是被要保留的元素替换。在调用 remove 之后，最后元素的值是未指定的。您描述的算法是分区（具有反向比较功能）。

【讨论】：