C++0x 问题：常量时间插入 std::set

Question

根据this page，如果我使用我可以实现恒定时间插入

iterator std::set::insert ( iterator position, const value_type& x );

我直接提供的 position 迭代器“先于”正确的（按顺序）插入点。

现在我关心的情况是，如果我知道我插入的值在最后（因为它是最大的），例如：

set<int> foo = {1, 2, 3};
foo.insert(4); // this is an inefficient insert

根据上述标准，我应该将最后一个元素 foo.end()-1 传递给 insert 不 foo.end()。我的理解正确吗？如果我通过foo.end() 会发生什么？是O(log n) 插入还是O(1) 插入。所以，选项是：

// Option A
foo.insert(foo.end()-1, 4);

// Option B
foo.insert(foo.end(), 4);

// Safer version of Option A
if(foo.empty())
    foo.insert(4);
else
    foo.insert(foo.end()-1, 4);

我问是因为我正在编写一个在容器上模板化的函数。我想在传入的任何容器的末尾插入一个元素（我知道它是最大的）。使用上面的“选项 A”对于像 vector 这样的容器有不同的行为：

foo.insert(foo.end()-1, 4);
// result is {1, 2, 3, 4} if foo is an std::set
// result is {1, 2, 4, 3} if foo is an std::vector

正如@Bo_Persson 所暗示的，这里的问题是 C++03 说“一般是对数，但如果 t 在 p 之后插入，则为摊销常数”。而 C++0x 表示“一般是对数，但如果 t 插入到 p 之前，则为摊销常数。”

PS：我在启用了 C++0x 支持的 Ubuntu 11.04 上使用 GCC 4.5。

编辑：我在启用和禁用 C++0x 支持以及 posted the results in an answer 的情况下运行了经验测试。基本上，结论是提供end() 作为插入提示同样好（而且显然更安全）。然而，这显然只是一个经验观察。如前所述，该标准在这方面仍然令人困惑。

Answer 1

运行测试而不是阅读库规范是作弊吗？

对于 g++-4.4 -O2 对于整数 0 <= i < 5000000 我的运行时间 标准插入是

real    0m14.952s
user    0m14.665s
sys 0m0.268s

我使用end() 作为提示插入的运行时间是

real    0m4.373s
user    0m4.148s
sys 0m0.224s

据我所知，在end() - 1 的插入速度一样快，但使用起来更麻烦，因为end() - 1 是非法操作（您必须使用operator--()）并且如果设置发生它会崩溃为空。

#include <set>

typedef std::set<int> Set;

void insert_standard(Set& xs, int x)
{
    xs.insert(x);
}

void insert_hint_end(Set& xs, int x)
{
    xs.insert(xs.end(), x);
}

int main()
{
    const int cnt = 5000000;
    Set xs;
    for (int i = 0; i < cnt; i++) {
        // insert_hint_end(xs, i);
        insert_standard(xs, i);
    }
}

Answer 2

position 应该指向插入点之前还是之后并不完全清楚。一些实现适用于任何一种。

另一方面，如果您想为不同的容器提供不同的行为，为什么不为您的函数编写两个重载，一个用于具有push_back 函数的容器，一个用于std::set。

Answer 3

只提供一个在新值之后立即落入的迭代器才有意义。

那是因为在 N 个元素的集合中，有 N+1 个可能的插入点。存在一个迭代器，它在之后一个值高于任何预先存在的元素，但是没有迭代器在所有元素之前的值之前。

Answer 4

跟随@antonakos 的脚步，我正在扩展“作弊”解决方案并进行实证测试。我正在使用 GCC 4.5 进行优化 (-02) 并考虑未启用 C++0x 支持和使用-std=c++0x 的情况。 40,000,000 次插入的结果如下（显示系统时间，因为本例中的其他值并不特殊）：

• 不支持 C++0x
  • 无提示：26.6 秒
  • 提示end()：5.71 秒
  • 提示--end()：5.84 秒
• 启用 C++0x 支持
  • 无提示：29.2 秒
  • 提示end()：5.34 秒
  • 提示--end()：5.54 秒

结论：当end()作为插入提示提供时，GCC（无论是否启用C++0x）插入效率很高。

我使用的代码是基于@antonakos 的：

#include <set>
typedef std::set<int> Set;

void insert_standard(Set & xs, int x) {
    xs.insert(x);
}

void insert_hint_end(Set & xs, int x) {
    xs.insert(xs.end(), x);
}

void insert_hint_one_before_end(Set & xs, int x) {
    xs.insert(--xs.end(), x);
}

int main() {
    const int cnt = 40000000;
    Set xs;
    xs.insert(0);
    for (int i = 1; i < cnt; i++) {
        //insert_standard(xs, i);
        //insert_hint_one_before_end(xs, i);
        insert_hint_end(xs, i);
    }

    return 0;
}