Unordered_Map 查找时间

Posted 2023-02-25

【中文标题】Unordered_Map 查找时间

【英文标题】：Unordered_Map Lookup Time

【发布时间】：2014-10-16 22:16:25

【问题描述】：

C++ 库中的内置映射和集合（包括 unordered_map 和 multimap）要求 find 函数（用于查找特定元素）使用迭代器来遍历元素。 C++ 参考站点声称使用这些数据结构查找元素平均需要恒定时间，就像常规哈希表一样。但是在找到元素之前，迭代器是否必须遍历整个列表，平均花费 O(n) 时间？

【问题讨论】：

无序映射是一个哈希表，查找桶是恒定的时间（不考虑哈希键所需的时间）。碰撞通常通过一个简单的列表来处理。

@Chad 我知道无序映射是一个哈希表，查找存储桶通常是在恒定时间内完成的。但是你怎么看？你会使用查找功能吗？

【参考方案1】：

你的说法不正确：

map、set、multimap 和 multiset 通常实现为二叉树（例如：在 VS 中实现为红黑树），在这种情况下 find 方法使用在一个节点中的属性搜索键left child is less 比节点（根据比较器）和the right child is greater 比节点（根据比较器）。这给出了标准要求的

O(log n)

。 在unordered_map 和unordered_set 实现为哈希表的情况下，通常实现为桶的集合（例如：std::vector<Bucket>），桶实现为unordered_map（例如：std::vector<elem> 或std::list<elem>），假设散列函数是常数时间（或不包括时间），则在此集合中的搜索是平均常数时间

O(1)

（散列给出放置元素的桶，如果桶搜索中的元素很少，那么目标元素）。最坏的情况是当所有元素都在同一个桶中时，在这种情况下，目标元素的搜索需要遍历桶中的所有元素，直到找到或没有找到（在

O(n)

中）。借助良好的散列函数，您可以增加对桶中元素进行足够均匀分割的概率（获得预期的恒定时间）。

注意：find 函数返回 iterator 并不意味着使用迭代器来搜索请求的元素。

【讨论】：

所以 find 函数不需要 O(n) 时间来搜索？

在unordered_map 和类似的情况下，搜索最多可能需要 O(n) 但这是最​​坏的情况，通常需要 O(1)，都取决于哈希函数如何均匀分布桶中的元素（目标是每个桶具有相同数量的元素，最坏的是所有元素都在同一个桶中）。数据结构的实际状态越 close 越接近 best O(1) 或 worst O(n) 情况，越接近运行时将是。通常接近最坏的情况不会发生太多（它需要结合非常糟糕的散列函数和奇怪的数据）