C ++ std :: unordered_map复杂度

Question

我在stackoverflow上阅读了很多有关unordered_map （c ++ 11） 时间复杂性的信息，但是我没有找到问题的答案。

让我们假设使用整数索引（例如）：

Insert / at函数持续工作（平均时间），因此本示例将采用O（1）

std::unordered_map<int, int> mymap = {
            { 1, 1},
            { 100, 2},
            { 100000, 3 }
};

我很好奇的是，要遍历地图中存储的所有（未排序）值需要多长时间-例如

for ( auto it = mymap.begin(); it != mymap.end(); ++it ) { ... }

我可以假定每个存储的值只能访问一次（或两次或固定时间）吗？ 这将意味着遍历所有值都在N值映射O（N）中。 另一种可能性是，我的键为{1,10,100000}的示例最多可能需要1000000次迭代（如果由数组表示）

是否还有其他容器可以线性迭代并可以通过给定键不断访问值？

我真正需要的是 （伪代码）

myStructure.add(key, value) // O(1)
value = myStructure.at(key) // O(1)
for (auto key : mySructure) {...} // O(1) for each key/value pair = O(N) for N values

std :: unordered_map是我需要的结构吗？

整数索引已足够，平均复杂度也是如此。

Answer 1

无论如何实现，标准容器都可以提供满足迭代器要求的迭代器。 递增迭代器需要保持恒定的时间，因此对任何标准容器的所有元素进行迭代的时间为O（N）。

Answer 2

哈希表的实现方式有几种不同的方式，如果您感兴趣，我建议您阅读更多有关哈希表的信息，但主要的两种是通过链接和开放式寻址。

在第一种情况下，您具有一组链接列表。 数组中的每个条目都可以为空，哈希表中的每个条目都将位于某个存储桶中。 因此，迭代是沿着数组行进，并沿着数组中的每个非空列表行进。 显然是O（N），但可能取决于链接列表本身的分配方式，导致内存效率非常低。

在第二种情况下，您只有一个非常大的阵列，其中将有许多空插槽。 在这里，迭代显然又是线性的，但是如果表大部分为空（应该用于查找目的），效率可能会很低，因为实际存在的元素将位于不同的缓存行中。

无论哪种方式，您都将进行线性迭代，并且将仅触摸每个元素一次。 注意， std::map也是如此，迭代在那里也是线性的。 但是对于地图而言，迭代肯定比迭代向量效率低得多，因此请记住这一点。 如果您的用例需要快速查找和快速迭代，那么如果您将所有元素都插入到前面并且永不擦除，那么实际上同时拥有地图和矢量可能会更好。 占用额外的空间以增加性能。

Answer 3

所有标准容器的复杂性保证在C ++ Standard中指定。

std::unordered_map元素访问和元素插入的平均复杂度为O(1) ，最坏情况为O(N) （请参见23.5.4.3和23.5.4.4；第797-798页）。

特定的实现（即特定供应商对标准库的实现）可以选择他们想要的任何数据结构。 但是，为了符合标准，其复杂性必须至少达到规定。