为什么在我的应用程序中查找 stl::map 比查找 stl::vector 慢？答案

【问题标题】：Why is lookup in stl::map slower than in stl::vector in my Application?为什么在我的应用程序中查找 stl::map 比查找 stl::vector 慢？
【发布时间】：2010-07-07 13:40:16
【问题描述】：

我有点吃惊，尤其是在阅读this之后。

我用

template <class T>
int GetPosition(vector<T> mVec, T element)
{
    return find(mVec.begin(), mVec.end(), element) - mVec.begin();
}

和

template <class T>
int GetPosition(map<T, int> mMap, T element)
{
    return mMap.find(element)->second;
}

作为模板函数来获取我的向量列表中特定元素的索引。

元素是指向对象的唯一指针，我想从中检索索引。

然后我在 for 循环中使用这个模板

for(int i = 0; i < myCount; i++)
{
  index = GetPosition(myVector, elements[i]) //or GetPosition(myMap, elements[i])
}

虽然我收集的所有信息都建议使用地图，但地图实现要慢几个数量级：使用矢量变体为 57 毫秒，而使用地图则为 70000 毫秒。

这里有些东西很糟糕，但我不知道是什么。你呢？

开发平台是MS VS 2008 Standard sp1，windows XP

【问题讨论】：

标签： performance stl visual-c++-2008

【解决方案1】：

由于您是按值传递它们，因此您在每次调用时都要处理vector 和map。我认为这会使结果变得毫无意义。

将它们作为引用或常量引用传递并再次运行测试。

template <class T>
int GetPosition(const vector<T>& mVec, T element)
{
    return find(mVec.begin(), mVec.end(), element) - mVec.begin();
}

template <class T>
int GetPosition(const map<T, int>& mMap, T element)
{
    return mMap.find(element)->second;
}

【讨论】：

谢谢。在这两种情况下，这将查找成本降低到几乎没有（我的测试用例为 6 毫秒）。现在这是我犯的一个非常愚蠢的错误；）

【解决方案2】：

请注意，由于您的代码是在此处编写的，因此您正在按值传递向量和映射，即，您在每次调用时都重建每个的新副本。这显然占用了搜索时间。

尝试：

template <class T> 
int GetPosition(const map<T, int> &mMap, T element)

【讨论】：

【解决方案3】：

除了像其他答案提到的那样使用引用来避免复制之外，这里的算法复杂度也有所不同。

在大小为 n 的（未排序的）向量中查找具有 O(n) 时间复杂度，而在地图上执行相同操作具有 O(log n) 时间复杂度。

简单解释，这意味着在向量中查找对象需要时间 K1*n，而地图需要 K2*log(n) 时间，其中 K1 和 K2 是一些常数，取决于向量的实现和地图。

在实践中哪个更快取决于容器的大小和常量是什么（我认为可以肯定地说 K1 会更快。

缓存一致性之类的东西也会在这里发挥作用，如果你的容器很小，所有东西都会在缓存中用于矢量而不是地图。（使用缓存，常量也不会真正保持不变，但这是另一回事......）

【讨论】：

我建议你拿起一本介绍性的计算机科学书籍来学习一些东西，比如大 O 表示法以及基本的数据结构和算法。最大的性能优势来自于选择正确的算法和数据结构；如果您没有很好地掌握计算机科学的基础知识，那么您注定要编写次优代码。
在排序列表上查找是 O(lg N)。在地图上查找应该是 O(1)，而不是 O(lg N)，但如果您的哈希函数导致冲突，它会降级。
对于 hash 映射查找时间摊销 O(1)，是的。对于 std::map 它是 O(log n)。参见例如这个sgi.com/tech/stl/SortedAssociativeContainer.html
我知道 map 和 vectos 应该有不同的查找速度。它们是我首先提出问题的原因，因为我不明白为什么地图查找似乎表现更差。