陣列與地圖的性能

Question

我必須遍歷大型數組中元素的子集，其中每個元素都指向另一個元素（問題來自於檢測大圖中的連接組件）。

我的算法如下：1.考慮第一個元素2.將下一個元素視為上一個元素所指向的元素。 3.循環直到沒有發現新元素為止。4.考慮1-3中尚未考慮的下一個元素，回到1。請注意，要考慮的元素數比元素總數小得多。

對於我現在看到的內容，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

我知道訪問map中的鍵是O（log N），雖然它僅對數組恆定，但是我不知道malloc在創建時是否不是更昂貴，同時還需要更多的內存？

Answer 1

如有疑問，請測量兩種選擇的性能 。 這是唯一確定哪種方法對您的應用程序最快的唯一方法。

也就是說，一次性大型malloc通常並不十分昂貴。 同樣，盡管映射為O（log N），但根據我的經驗，至少對於std::map實現，big-O會隱藏相對較大的常數。 我發現在這種情況下使用數組方法更快並不感到驚訝，但是唯一可以肯定的方法就是測量。

還要記住，盡管映射沒有很大的前期內存分配，但是在對象的整個生命周期中它都有許多小的分配（每次插入新元素時，都會得到另一個分配，並且每次刪除元素，您將獲得另一個免費）。 如果您有很多這些，那可能會使您的堆碎片化，這可能會對性能產生負面影響，這取決於您的應用程序同時可能在做什么。

Answer 2

如果索引搜索適合您的需求（如常規C樣式數組提供的那樣），則std::map可能不是適合您的類。 相反，如果需要動態運行時分配，請考慮使用std::vector如果集合的大小是固定的，並且僅需要C語言風格指針的最快邊界安全替代方法，則考慮使用std::vector std::array 。

您可以在上一篇文章中找到更多信息。

Answer 3

我知道訪問map中的鍵是O（log N），雖然它僅對數組恆定，但是我不知道malloc在創建時是否不是更昂貴，同時還需要更多的內存？

映射中的每個條目都是動態分配的，因此，如果動態分配是一個問題，它將在映射中成為更大的問題。 從數據結構開始，您可以使用位圖而不是普通的int數組。 在具有32位int的體系結構中，這將使數組的大小減少32倍，在大多數情況下，將索引映射到數組中的額外成本將比額外內存的成本小得多，因為結構更多緊湊，可以容納更少的緩存行。

還有其他要考慮的因素，例如集合中元素的密度是否很小。 如果條目很少（即圖形稀疏），則可以選擇其中任何一種。 作為最后的選擇，您可以通過使用pair<int,int>的向量並將它們短化來手動實現地圖，然后使用二進制搜索。 這將減少分配數量，在排序上產生一些額外成本，並提供比映射更緊湊的O（log N）解決方案。 盡管如此，我還是會嘗試使用位掩碼。