快速插入STL映射

Question

以下代碼來自cplusplus.com 。 它有兩個標記為有效和無效的插入物。 我認為高效的人應該給我的提示是mymap.begin() + 1 ，因為*(mymap.begin() + 1)是'z'並且z將跟隨b 。

如果位置指向將要插入的元素之后的元素（或最后一個，如果指向末尾），則該函數將優化其插入時間。

插入'c'的最佳提示是*(mymap.begin() + 2) ，因為它必須傳遞'a'和'b' 。
對還是錯？ 我嘗試對建議的代碼進行計時，並將其與此處的“高效”代碼進行比較，但我發現沒有區別。 可能是因為我打開了100萬個標簽並且還播放了音樂，並且這是一個簡單的例子。

  std::map<char,int> mymap;

  // first insert function version (single parameter):
  mymap.insert ( std::pair<char,int>('a',100) );
  mymap.insert ( std::pair<char,int>('z',200) );

  // second insert function version (with hint position):
  std::map<char,int>::iterator it = mymap.begin();
  mymap.insert (it, std::pair<char,int>('b',300));  // max efficiency inserting
  mymap.insert (it, std::pair<char,int>('c',400));  // no max efficiency inserting

Answer 1

“高效”版本只有在您提供了很好的提示后才有效。 您的提示（ .begin ）錯誤。 現在，在只有兩個元素的容器中，您不會很錯，因此損壞是有限的。

Answer 2

提示插入的語義規范隨C ++ 11更改（如本答案所示 ）。 有關決議，請參閱DR 233 ，有關導致該決議的部分討論，請參見N1780 。

缺陷報告和討論文件主要是關於std::multimap和std::multiset ，其中允許重復的密鑰。 在那種情況下，如果“提示”指的是具有與插入的鍵相同的鍵的元素，則可以在提示之前或之后插入新元素，並且C ++ 11之前的標准不明確。 DR233決定性地做出決定，但也可以理解為影響std::map和std::set行為規范。

在原始規范（C + 11之前的版本）中，該標准僅表示“迭代器p是指向插入物應開始搜索的位置的提示”，它對提示應該指向插入點之前還是之后的位置不是很明確。 （也沒有說明在提示錯誤的情況下如何進行搜索，因為無論提示如何都必須將新元素插入正確的位置。）但是，該操作的復雜性被記錄為“通常是對數的” ，但如果t緊接在p “之后插入t則為攤余常數。

該復雜性規范顯然有兩個方面的錯誤：首先，如果未插入 t ，它就不堅持恆定時間插入（因為提示指向鍵比較相等的元素），但是任何合理的實現都很難使它不變-在這種情況下的時間。 其次，如果要在容器的開頭插入新元素，則無法在插入點之前指定提示。

實際上，標准庫的主要實現實際上希望該提示指向插入點之后，盡管大多數還檢查該提示是否剛好位於插入點之后。 因此，現有做法是在標准不需要的情況下（當然是允許的）提供攤銷的恆定時間復雜度，至少有一種廣泛使用的實現未能提供所需的復雜度。

因此， cplusplus.com中的代碼充其量是不精確的，並且絕對不能描述提示插入的正常用例。

假設為給定鍵構造映射值很昂貴。 （也許地圖記住了一個昂貴的函數，並且映射的值沒有便宜的默認構造函數。）在這種情況下，您可能想在麻煩計算相應值之前先檢查地圖是否已經包含鍵。這將需要插入。 天真的實現將是這樣的：

if (mymap.find(key) == mymap.end())
   mymap[key] = expensive_function(key);
// See Note 1 for another slightly more efficient variant

結果是，如果鍵不存在，則相同的對數搜索將執行兩次。 當然，不必要的搜索所產生的額外費用與expensive_function function相比可能是微不足道的，但是，似乎仍然有更好的解決方案。 這是什么：我們使用std::map::lower_bound進行第一次搜索，從而導致僅有略微復雜的代碼：

auto where = mymap.lower_bound(key);
if (where == mymap.end() || where->first != key) 
  where = mymap.emplace_hint(where, key, expensive_function(key));
/* Here, 'where' points to the element with the specified key */

（我使用了std::map::emplace_hint自C ++ 11起可用-而不是部分insert以試圖避免不必要的復制，並避免使用std::make_pair造成代碼混亂。）

筆記

1. 該代碼的實例很容易找到。 許多人繼續引用mymap[key]來使用存儲的值，並添加了另一個不必要的對數搜索； 更好的代碼是：

    auto where = mymap.find(key); if (where == mymap.end()) where = mymap.emplace(key, expensive_function(key)).first;