STL之map容器速率测试

摘要

不止一次在使用 map 时被卡时限，map 是 c++ 的 STL 中一个常用且方便的容器，其是基于树来实现的，它的插入与查找效率实际上更接近O(log N )（N为插入的元素个数）。当然在 c++ 的 STL 中还有用哈希实现的无序关联容器，这里不做讨论。
在实际应用中，常常会有人把 map 时间复杂度看作O(1)，确实在大多数时候 map 表现是令人满意的，但在大量使用的时候，map却不尽人意。

我们将测试如下几种情形下使用 map 容器的效率（时间）：

• 仅插入元素（元素类型为int）
• 插入以及查找（元素类型为int）

测试环境准备

为了给定一个对照的标准，先给出如下数据：

• 测试机空循环 1e6 次平均花费 0.0641 s
• 测试机读取 1e6 个int型数据（快读+从文件输入）平均花费 0.2142 s

测试结果

仅插入元素

本机平均花费时间： 1.1015 s
测试代码

const int P = 1e9+7;
map<int,int> mp;
int main(){
	int n = 1e6;
	long long gap = 1;
	for(int i = 1;i <= n;i++){
		mp[i*gap%P] = 1; gap += 1;
	}
	return 0;
}

插入以及查找元素

本机平均花费时间： 1.238 s
测试代码

const int P = 1e9+7;
map<int,int> mp;
int main(){
	int n = 1e6;
	long long gap = 1;
	for(int i = 1;i <= n;i++){
		mp[i*gap%P] = 1; gap += 1;
	}
	for(int i = 1;i <= n;i++)
		if(mp.count(i));
	return 0;
}

小结

总体上测试结果是符合预期的，虽然 STL 容器已经很优化的，但是毕竟还是用树来实现的，达不到 O(1) 的时间复杂度，所以如果是对时限要求很高的话，最好还是采用手动写哈希表。
上述设计的实验有很多缺陷，如未对 long long转化、取模 以及其它多余的操作进行排除影响，另外本来还测试了char、string、set等类型的元素，但是要设计一个好的测试代码太麻烦了，就删了，总的结论来说就是 int 是所有测试的数据类型中最慢的一种（甚至慢于 set 和 string ，如果只考虑插入和查找）。
最终结论就是如果需要一个 O(1) 时间复杂度的插入和查找（int 类型的元素），那么就用哈希表。