std :: unordered_set迭代器遍历的复杂性

Question

我最近玩了一个std::unordered_set 。 我怀疑我的版本的STL会跟踪一些FILO数据结构中的非空桶（看起来像一个列表）。 我想这样做是为了提供完整的std::unordered_set O(n)时间遍历（其中n表示具有m桶且m远大于n的unordered_set的元素个数）。 这改善了在O(m)时间内所有桶的天真遍历。

我已经测试过，确实遍历大型且非常稀疏的unordered_set （带有begin - end ）比所有桶的天真遍历要快得多。

问题 ：这个遍历运行时是否由标准保证？ 或者这只是我特定标准库的一个功能？

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这是我的测试代码：

#include <iostream>
#include <vector>
#include <numeric>
#include <unordered_set>
using namespace std;

void test(vector<int> data, int alloc_size) {
   unordered_set<int> set(alloc_size);
   for (auto i: data) {
      set.insert(i);
   }

   for (size_t bidx = 0; bidx < set.bucket_count(); ++bidx) {
      cout << "[B" << bidx << ":";
      for (auto bit = set.begin(bidx); bit != set.end(bidx); ++bit) {
         cout << " " << *bit;
      }
      cout << "] ";
   }

   cout << "  {";
   for (auto const & d: set) {
      cout << d << " ";
   }
   cout << "}" << endl;
}

int main() {
   test({1, 2, 0}, 3);
   test({1, 2, 0, 7}, 3);
   test({18, 6, 11, 3, 13, 4}, 20);
   test({18, 6, 11, 3, 13, 4, 34}, 20);
}

哪个印刷品：

[B0: 0] [B1: 1] [B2: 2] [B3:] [B4:]   {0 2 1 }
[B0: 0] [B1: 1] [B2: 7 2] [B3:] [B4:]   {0 7 2 1 }
[B0:] [B1:] [B2:] [B3: 3] [B4: 4] [B5:] [B6: 6] [B7:] [B8:] [B9:] [B10:] [B11: 11] [B12:] [B13: 13] [B14:] [B15:] [B16:] [B17:] [B18: 18] [B19:] [B20:] [B21:] [B22:]   {4 13 3 11 6 18 }
[B0:] [B1:] [B2:] [B3: 3] [B4: 4] [B5:] [B6: 6] [B7:] [B8:] [B9:] [B10:] [B11: 34 11] [B12:] [B13: 13] [B14:] [B15:] [B16:] [B17:] [B18: 18] [B19:] [B20:] [B21:] [B22:]   {4 13 3 34 11 6 18 }

似乎begin - end遍历以相反的顺序报告桶，它们变为非空（参见第一行和第三行）。 插入已经非空的桶不会改变此顺序（参见第二行和第四行）。

Answer 1

简而言之：是的，这是由标准保证的。

说明

所有迭代器都需要具有O(n)遍历时间复杂度（其中n是遍历的项目数）。 这是因为迭代器上的每个操作都具有恒定的时间复杂度（ O(1) ），包括将迭代器推进到一个位置。

根据标准（第24.2.1节第8节）：

所有迭代器类别仅需要在恒定时间内（摊销）可以为给定类别实现的那些函数。 因此，迭代器的需求表没有复杂性列。

因此，当迭代std::unordered_set的项时，时间复杂度为O(n) （ n为集合中的项目数）。

不相信？

对上述引用的字面读数仅保证可实现恒定时间操作。 这并不妨碍特定实现具有比可实现的更复杂的时间复杂度。 这可能是一个糟糕的选择，并希望没有严肃的实现实际上这样做。

标准中唯一可以帮助解决这种歧义的地方是在第24.4.4节第1节中，标准对此有关std::advance和std::distance说法：

这些函数模板使用+和-用于随机访问迭代器（因此，它们是恒定的时间）; 对于输入，转发和双向迭代器，它们使用++来提供线性时间实现。

因此，前向迭代器上的++操作（用于std::unordered_set ）暗示为常量时间操作。

总之，虽然第一个引用的措辞含糊不清，但第二个引用确认了意图。