在 std::map 和 std::unordered_map 之间进行选择 [重复]

Posted 2023-02-23

【中文标题】在 std::map 和 std::unordered_map 之间进行选择 [重复]

【英文标题】：Choosing between std::map and std::unordered_map [duplicate]

【发布时间】：2011-04-23 14:11:32

【问题描述】：

既然std 在unordered_map 中有一个真正的哈希映射，为什么（或何时）我仍想在实际存在的系统上使用旧的map 而不是unordered_map？有没有我无法立即看到的明显情况？

【参考方案1】：

作为already mentioned，map 允许以排序方式遍历元素，但unordered_map 不允许。这在许多情况下都非常重要，例如显示集合（例如地址簿）。这也体现在其他间接方式中，例如：(1) 从 find() 返回的迭代器开始迭代，或 (2) 存在像 lower_bound() 这样的成员函数。

另外，我认为最坏情况 搜索的复杂性有所不同。

对于map，是O(lg N)

对于unordered_map，为 O( N ) [这可能发生在散列函数不好导致太多散列冲突时。]

这同样适用于最坏情况 删除复杂性。

【讨论】：

你对最坏情况的看法是正确的，但这篇文章在某种程度上具有误导性 - 因为平均 std::unordered_map 的搜索复杂度为 O(1)，比 std::map 好得多

了解对于某些应用程序而言，最坏情况下的性能至关重要，并且是决定性因素，这一点非常重要。对于一些硬实时系统，像哈希表这样的线性最坏情况是不可接受的。 std::map 总是 O(lg N)，这是一个非常好的属性。

【参考方案2】：

除了上面的答案，您还应该注意，仅仅因为unordered_map 是恒定速度（O(1)）并不意味着它比map（顺序为log(N)）快。该常数可能大于log(N)，尤其是因为N 受2³²（或2⁶⁴）的限制。

因此，除了其他答案（map 维护顺序和哈希函数可能很困难）之外，map 的性能可能更高。

例如，在我为blog post 运行的程序中，我发现对于VS10，std::unordered_map 比std::map 慢（尽管boost::unordered_map 比两者都快）。

注意第 3 到第 5 小节。

【讨论】：

这张图中N的值是多少？

@paulm，正如我在blog post N=10,000,000 中所说的那样。

博客链接已经走上了渡渡鸟的道路，如果没有上下文，这里提供的结果几乎没有价值，因为散列和比较事物所需的时间因确切的散列函数而有很大差异，数据类型、长度和值。这对于 VC++ 标准库尤其重要，因为散列函数速度很快但容易发生冲突：通过的数字保持不变，在散列值中组合了沿任意长度的字符串间隔的 10 个字符，桶计数不是素数。 （GNU 处于光谱的另一端）。

VS10，这就是你的问题。

@n.m.遗憾的是，我的时间机器在 2010 年 10 月 11 日没有工作。

【参考方案3】：

_{这要归功于 Google 的 Chandler Carruth 在他的CppCon 2014 lecture}

std::map（很多人认为）对于面向性能的工作没有用处：如果您想要 O(1) 分期访问，请使用适当的关联数组（或者如果缺少关联数组，std::unorderded_map）；如果您想要排序的顺序访问，请使用基于向量的东西。

另外，std::map 是一棵平衡树；你必须非常频繁地遍历它，或者重新平衡它。这些分别是缓存杀手和缓存启示录操作……所以对std::map说不。

您可能对this SO question 感兴趣，了解高效的哈希映射实现。

（PS - std::unordered_map 对缓存不友好，因为它使用链表作为存储桶。）

【参考方案4】：

我认为很明显你会使用std::map，你需要按排序顺序遍历地图中的项目。

当您更喜欢编写比较运算符（直观）而不是哈希函数（通常非常不直观）时，您也可以使用它。

【参考方案5】：

假设您有非常大的键，可能是大字符串。要为大字符串创建哈希值，您需要从头到尾遍历整个字符串。密钥的长度至少需要线性时间。但是，当您仅使用键的 > 运算符搜索二叉树时，每个字符串比较都可以在找到第一个不匹配时返回。对于大字符串来说，这通常很早。

这个推理可以应用于std::unordered_map和std::map的find函数。如果密钥的性质是生成哈希（在std::unordered_map 的情况下）比使用二分搜索找到元素的位置（在std::map 的情况下）需要更长的时间，它应该更快地在std::map 中查找键。很容易想到会出现这种情况的场景，但我相信在实践中这种情况非常罕见。