阵列与地图的性能

Question

我必须遍历大型数组中元素的子集，其中每个元素都指向另一个元素（问题来自于检测大图中的连接组件）。

我的算法如下：1.考虑第一个元素2.将下一个元素视为上一个元素所指向的元素。 3.循环直到没有发现新元素为止。4.考虑1-3中尚未考虑的下一个元素，回到1。请注意，要考虑的元素数比元素总数小得多。

对于我现在看到的内容，我可以：

//create a map of all element, init all values to 0, set to 1 when consider
map<int,int> is_set; // is_set.size() will be equal to N

要么

//create a (too) large array (total size), init to 0 the elements to consider
int* is_set = (int*)malloc(total_size * sizeof(int)); // is_set length will be total_size>>N

我知道访问map中的键是O（log N），虽然它仅对数组恒定，但是我不知道malloc在创建时是否不是更昂贵，同时还需要更多的内存？

Answer 1

如有疑问，请测量两种选择的性能 。 这是唯一确定哪种方法对您的应用程序最快的唯一方法。

也就是说，一次性大型malloc通常并不十分昂贵。 同样，尽管映射为O（log N），但根据我的经验，至少对于std::map实现，big-O会隐藏相对较大的常数。 我发现在这种情况下使用数组方法更快并不感到惊讶，但是唯一可以肯定的方法就是测量。

还要记住，尽管映射没有很大的前期内存分配，但是在对象的整个生命周期中它都有许多小的分配（每次插入新元素时，都会得到另一个分配，并且每次删除元素，您将获得另一个免费）。 如果您有很多这些，那可能会使您的堆碎片化，这可能会对性能产生负面影响，这取决于您的应用程序同时可能在做什么。

Answer 2

如果索引搜索适合您的需求（如常规C样式数组提供的那样），则std::map可能不是适合您的类。 相反，如果需要动态运行时分配，请考虑使用std::vector如果集合的大小是固定的，并且仅需要C语言风格指针的最快边界安全替代方法，则考虑使用std::vector std::array 。

您可以在上一篇文章中找到更多信息。

Answer 3

我知道访问map中的键是O（log N），虽然它仅对数组恒定，但是我不知道malloc在创建时是否不是更昂贵，同时还需要更多的内存？

映射中的每个条目都是动态分配的，因此，如果动态分配是一个问题，它将在映射中成为更大的问题。 从数据结构开始，您可以使用位图而不是普通的int数组。 在具有32位int的体系结构中，这将使数组的大小减少32倍，在大多数情况下，将索引映射到数组中的额外成本将比额外内存的成本小得多，因为结构更多紧凑，可以容纳更少的缓存行。

还有其他要考虑的因素，例如集合中元素的密度是否很小。 如果条目很少（即图形稀疏），则可以选择其中任何一种。 作为最后的选择，您可以通过使用pair<int,int>的向量并将它们短化来手动实现地图，然后使用二进制搜索。 这将减少分配数量，在排序上产生一些额外成本，并提供比映射更紧凑的O（log N）解决方案。 尽管如此，我还是会尝试使用位掩码。