［转］ C++的STL库，vector sort排序时间复杂度 及常见容器比较

http://www.169it.com/article/3215620760.html

http://www.cnblogs.com/sharpfeng/archive/2012/09/18/2691096.html

在C++的STL库中，要实现排序可以 通过将所有元素保存到vector中，然后通过sort算法来排序，也可以通过multimap实现在插入元素的时候进行排序。在通过 vector+sort进行排序时，所有元素需要先存入vector容器中，sort在排序时又需要将元素全部取出来再进行排序。multimap底层实 现为红黑树，因此元素在插入的过程中就实现了排序。那么到底哪一种排序速度更快呢？

下面有一个测试程序:

#include <vector>

#include <set>

#include <algorithm>

#include <stdio.h>

#include <string.h>

#include <unistd.h>

#include <sys/types.h>

#include <sys/time.h>

using namespace std;

double time() {

  struct timeval tv;

  if (gettimeofday(&tv, NULL) != 0) return 0.0;

  return tv.tv_sec + tv.tv_usec / 1000000.0;

}

struct Score {

  string name;

  double score;

  bool operator <(const Score& right) const {

    return score < right.score;

  }

};

int main(int argc, char** argv) {

  vector<Score> src;

  for (int i = 0; i < 10000000; i++) {

    int num = rand();

    char buf[32];

    sprintf(buf, "%d", num);

    Score score = { buf, num };

    src.push_back(score);

  }

  {

    double stime = time();

    vector<Score> res;

    for (vector<Score>::const_iterator it = src.begin();

         it != src.end(); ++it) {

      res.push_back(*it);

    }

    sort(res.begin(), res.end());

    double etime = time();

    printf("vector: %f\n", etime - stime);

  }

  {

    double stime = time();

    multiset<Score> res;

    for (vector<Score>::const_iterator it = src.begin();

         it != src.end(); ++it) {

      res.insert(*it);

    }

    double etime = time();

    printf("multiset: %f\n", etime - stime);

  }

  return 0;

}

程序运行结果为:

         time

vector   4.776060

multiset 10.761023

在这个测试中，vector+sort排序比multiset(multimap实现基于multiset)快多了。快速排序是目前已知的所有排序算法中最快的排序算法，因此它比基于堆排序的multiset快。

在这个测试结果出来之前，大多数人都会毫无疑问地认为multiset排序要更快。这也是有原因的，快速排序速度虽然快，但是在实际的运行过程中，它需 要大量地拷贝元素，其拷贝操作的时间复杂度为o(NlogN),而基于红黑树的multiset在排序的过程中则避免了元素的拷贝。如果元素的内存占用空 间比较大，那么multiset排序的速度将比vector+sort快。为了测试这个结果，将上面测试程序中的结构体改为：

struct Score {

  string name1;

  string name2;

  string name3;

  string name4;

  double score;

  bool operator <(const Score& right) const {

    return score < right.score;

  }

};

然后重新编译运行测试程序，测试结果为:

         time

vector   12.955739

multiset 11.368364

这个测试结果和我们的预期一致。

总之，我们在使用STL的排序算法时，需要根据不同的元素构造来进行合适的选择，如果都是比较简单的元素，那么适合选择vector+sort来进行排 序，对于由字符串构成的占用了比较大的空间的复杂元素，应该使用multiset。如果排序的元素的总个数比较少，那么选择任意一种都可以。

list支持快速的插入和删除，但是查找费时;

vector支持快速的查找，但是插入费时。

map查找的时间复杂度是对数的，这几乎是最快的，hash也是对数的。
如果我自己写，我也会用二叉检索树，它在大部分情况下可以保证对数复杂度，最坏情况是常数复杂度，而std::map在任何情况下都可以保证对数复杂度，原因是它保证存诸结构是完全二叉检索树，但这会在存诸上牺牲一些时间。

STL   中的   map   内部是平衡二叉树，所以平衡二叉树的性质都具备。查找数据的时间也是对数时间。 vector，在分配内存上一般要比   new   高效的多。

为什么说   hash_map   是对数级的？在不碰撞的情况下，hash_map是所有数据结构中查找最快的，它是常数级的。
如果对问题设计了足够好的hash算法，保证碰撞率很低，hash_map的查找效率无可置疑。
另外，STL的map，它的查找是对数级的，是除hash_map外最高的了，你可以说“也许还有改进余地”，但对于99.9999%的程序员，设计一个比STL   map好的map，我执悲观态度。
STL的map有平衡策略（比如红黑树什么的），所以不会退化，不需要考虑数据本身的分布问题。只不过，如果数据本身是排好序的，用vector或heap会明显的快些，因为它们的访问比较简单。

我
想没必要怀疑stl::map的查找效率,影响效率最主要的因素是什么?算法,在查找问题上,有什么算法比RB_tree更好吗？至少现在还没有。不否
认你可以通过自己写代码，设计一个符合你需要的BR—TREE，比stl：：map简捷那么一点，但最多也就每次迭代中少一行指令而已，处理十万个数据多
执行十万行指令，这对你重要吗？如果你不是在设计OS像LINUX，没人会关注这十万行指令花的时间。
rb-tree的时间花在了插入和删除上，如果你不是对插入和删除效率要求很高，你没有理由不选择基于rb-tree的stl::map。

大多数程序员写不出比std::map更好的map，这是当然的。然而并不是std::map的所有特性都出现在我们的程序中，自己编写的可以更适合自己的程序，的确会比std::map更快一些。

关于hash_map，它与map的实现机制是不一样的，map内部一般用树来实现，其查找操作是O(logN)的，这个没有争议，我就不多说了。
hash_map
的查找，内部是通过一个从key到value的运算函数来实现的，这个函数“只接受key作为参数”，也就是说，hash_map的查找
算法与数据量无关，所以认为它是O(1)级的。来这里的应该都是达人，可以参看《数据结构》。当然，事实总不这样完美，再引一段前面我自已说的话，进一步
说明，以免误会：

-----------------------------------------
在不碰撞的情况下，hash_map是所有数据结构中查找最快的，它是常数级的。
------------------------------------------
注意我的前提：“在不碰撞的情况下”，其实换句话说，就是要有足够好的hash函数，它要能使key到value的映射足够均匀，否则，在最坏的情况下，它的计算量就退化到O(N)级，变成和链表一样。
如果说   hash_map   是所有容器中最慢的，也只能说：“最拙劣的hash函数”会使hash_map成为查找最慢的容器。但这样说意义不大，因为，最凑巧的排列能使冒泡排序成为最快的排序算法。

BS: "对于大型容器而言,hash_map能够提供比map快5至10倍的元素查找速度是很常见的,尤其是在查找速度特别重要的地方.另一方面,如果hash_map选择了病态的散列函数,他也可能比map慢得多. "

ANSIC++在1998年之后就没再有重大改变，并且决定不再向C++标准库中做任何重大的变更，正是这个原因，hash   table(包括hash_map)并没有被列入标准之中，虽然它理应在C++标准之中占有一席之地。
虽然，现在的大多数编译平台支持hash   table，但从可移植性方面考虑，还是不用hash   table的好。

hehe俺也来凑凑热闹。
1.有的时候vector可以替代map
比如key是整数，就可以以key的跨度作为长度来定义vector。
数据规模很大的时候，差异是惊人的。当然，空间浪费往往也惊人。
2.hash是很难的东西
没有高效低碰撞的算法，hash_xxx没有意义。
而对不同的类型，数据集，不可能有优良的神仙算法。必须因场合而宜。
俺有的解决方法是GP，可不是饭型，是遗传编程，收效不错。

你的百万级的数据放到vector不大合适。因为vector需要连续的内存空间，显然在初始化这个容器的时候会花费很大的容量。
使用map，你想好了要为其建立一个主键吗？如果没有这样的需求，为什么不考虑deque或者list？
map默认使用的是deque作为容器。其实map不是容器，拿它与容器比较意义不大。因为你可以配置它的底层容器类型。

如果内存不是考虑的问题。用vector比map好。map每插入一个数据，都要排序一次。所以速度反不及先安插所有元素，再进行排序。

用 binary_search对已序区间搜索，如果是随机存取iterator，则是对数复杂度。可见，在不考虑内存问题的情况下，vector比map 好。

如果你需要在数据中间进行插入，list 是最好的选择，vector   的插入效率会让你痛苦得想死。

涉及到查找的话用map比较好，因为map的内部数据结构用rb-tree实现，而用vector你只能用线性查找，效率很低。

stl还提供了 hash容器，理论上查找是飞快~~~。做有序插入的话vector是噩梦，map则保证肯定是按key排序的，list要自己做些事情。

HASH类型的查找肯定快，是映射关系嘛，但是插入和删除却慢，要做移动操作, LIST类型的使链式关系，插入非常快，但是查找却费时，需要遍历~~ , 还是用LIST类型的吧，虽然查找慢点，

先快速排序，然后二分查找，效率也不低