使用map和hash_map的效率問題

實際上這個問題不光C++會遇到，其餘全部語言的標準容器的實現及選擇上都是要考慮的。作應用程序你可能以爲影響不大，可是寫算法或者核心代碼就要當心了。今天改進代碼，順便又來溫習基礎功課了。 
　　還記得Herb Sutter那極有味道的《C++對話系列》麼，在其中《產生真正的hash對象》這個故事裏就講了map的選擇。順便回顧一下，也講一下我在實用中的理解。 
　　選擇map容器，是爲了更快的從關鍵字查找到相關的對象。與使用list這樣的線性表容器相比，一能夠簡化查找的算法，二可使任意的關鍵字作索引，並與目標對象配對，優化查找算法。在C++的STL中map是使用樹來作查找算法，這種算法差很少至關與list線性容器的折半查找的效率同樣，都是O(log2N)，而list就沒有map這樣易定製和操做了。 
　　相比hash_map，hash_map使用hash表來排列配對，hash表是使用關鍵字來計算表位置。當這個表的大小合適，而且計算算法合適的狀況下，hash表的算法複雜度爲O(1)的，可是這是理想的狀況下的，若是hash表的關鍵字計算與表位置存在衝突，那麼最壞的複雜度爲O(n)。 
　　那麼有了這樣的認識，咱們應該怎麼樣選用算法呢？前兩天看Python文章的時候，不知道哪一個小子說Python的map比c++的map快，如何如何的。可是他並不知道Python是默認使用的hash_map，並且這些語言特徵本質上是使用c/c++寫出來的，問題在與算法和手段，而不是在於語言自己的優劣，你熟悉了各類算法，各類語言的細節、設計思想，還能在這偏激的嚷嚷孰好孰壞(片面與偏激的看待事物只能代表愚昧與無知，任何事物都有存在的價值，包括技術)。顯然C++的STL默認使用樹結構來實現map，是有考究的。 
　　樹查找，在總查找效率上比不上hash表，可是它很穩定，它的算法複雜度不會出現波動。在一次查找中，你能夠判定它最壞的狀況下其複雜度不會超過O(log2N)。而hash表就不同，是O(1)，仍是O(N)，或者在其之間，你並不能把握。倘若你在開發一個供外部調用的接口，其內部有關鍵字的查找，可是這個接口調用並不頻繁，你是會但願其調用速度快、但不穩定呢，仍是但願其調用時間平均、且穩定呢。反之倘若你的程序須要查找一個關鍵字，這個操做很是頻繁，你但願這些操做在整體上的時間較短，那麼hash表查詢在總時間上會比其餘要短，平均操做時間也會短。這裏就須要權衡了。 
　　這裏總結一下，選用map仍是hash_map，關鍵是看關鍵字查詢操做次數，以及你所須要保證的是查詢整體時間仍是單個查詢的時間。若是是要不少次操做，要求其總體效率，那麼使用hash_map，平均處理時間短。若是是少數次的操做，使用hash_map可能形成不肯定的O(N)，那麼使用平均處理時間相對較慢、單次處理時間恆定的map，考慮總體穩定性應該要高於總體效率，由於前提在操做次數較少。若是在一次流程中，使用hash_map的少數操做產生一個最壞狀況O(N)，那麼hash_map的優點也所以喪盡了。