std :: unordered_set迭代器遍歷的復雜性

Question

我最近玩了一個std::unordered_set 。 我懷疑我的版本的STL會跟蹤一些FILO數據結構中的非空桶（看起來像一個列表）。 我想這樣做是為了提供完整的std::unordered_set O(n)時間遍歷（其中n表示具有m桶且m遠大於n的unordered_set的元素個數）。 這改善了在O(m)時間內所有桶的天真遍歷。

我已經測試過，確實遍歷大型且非常稀疏的unordered_set （帶有begin - end ）比所有桶的天真遍歷要快得多。

問題 ：這個遍歷運行時是否由標准保證？ 或者這只是我特定標准庫的一個功能？

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這是我的測試代碼：

#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);
}

哪個印刷品：

[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遍歷以相反的順序報告桶，它們變為非空（參見第一行和第三行）。 插入已經非空的桶不會改變此順序（參見第二行和第四行）。

Answer 1

簡而言之：是的，這是由標准保證的。

說明

所有迭代器都需要具有O(n)遍歷時間復雜度（其中n是遍歷的項目數）。 這是因為迭代器上的每個操作都具有恆定的時間復雜度（ O(1) ），包括將迭代器推進到一個位置。

根據標准（第24.2.1節第8節）：

所有迭代器類別僅需要在恆定時間內（攤銷）可以為給定類別實現的那些函數。 因此，迭代器的需求表沒有復雜性列。

因此，當迭代std::unordered_set的項時，時間復雜度為O(n) （ n為集合中的項目數）。

不相信？

對上述引用的字面讀數僅保證可實現恆定時間操作。 這並不妨礙特定實現具有比可實現的更復雜的時間復雜度。 這可能是一個糟糕的選擇，並希望沒有嚴肅的實現實際上這樣做。

標准中唯一可以幫助解決這種歧義的地方是在第24.4.4節第1節中，標准對此有關std::advance和std::distance說法：

這些函數模板使用+和-用於隨機訪問迭代器（因此，它們是恆定的時間）; 對於輸入，轉發和雙向迭代器，它們使用++來提供線性時間實現。

因此，前向迭代器上的++操作（用於std::unordered_set ）暗示為常量時間操作。

總之，雖然第一個引用的措辭含糊不清，但第二個引用確認了意圖。