C ++ STL Map vs Vector speed

Question

在我的实验性编程语言的解释器中，我有一个符号表。每个符号由一个名称和一个值组成（值可以是例如：string，int，function等类型。）

首先，我用一个向量表示该表，并通过符号迭代检查给定的符号名称是否合适。

然后我使用地图（在我的情况下为map<string,symbol>）比在但 完整地迭代矢量更好：

解释这部分有点难，但我会尝试。

如果在我的语言的程序中第一次检索变量，当然必须找到它在符号表中的位置（现在使用vector）。如果我每次执行该行时都会迭代向量（想到一个循环），那么它将非常慢（因为它目前是，几乎和microsoft的批处理一样慢）。

所以我可以使用地图来检索变量：SymbolTable[ myVar.Name ]

但请注意以下几点：如果第一次找到仍使用向量的变量，我可以将它的精确整数位置存储在向量中。这意味着：下次需要时，我的翻译人员知道它已被“缓存”并且不会在符号表中搜索它，而是执行SymbolTable.at( myVar.CachedPosition )之类的操作。

现在我的（相当难的？）问题：

• 我是否应该使用矢量作为符号表并缓存矢量中变量的位置？

• 我应该使用地图吗？为什么？ []运算符的速度有多快？

• 我应该使用完全不同的东西吗？

Answer 1

地图是用于符号表的好东西。但地图的operator[]不是。通常，除非您编写一些简单的代码，否则应使用地图的成员函数insert()和find()而不是operator[]。 operator[]的语义有点复杂，如果您要查找的符号不在地图中，几乎肯定不会做您想要的。

至于map和unordered_map之间的选择，在实施简单的解释性语言时，性能的差异极不可能显着。如果使用map，则保证所有当前的标准C ++实现都支持它。

Answer 2

你实际上有很多选择。

存在库：

• Loki::AssocVector：通过vector对实现的地图界面，由于缓存位置的原因，比小型或冻结集的地图更快。
• Boost.MultiIndex：同时提供List with fast lookup和实现MRU List（最近使用过的）的示例，该示例缓存最后访问过的元素。

<强>评论家

• 使用O(log N)映射查找和检索，但这些项目可能分散在整个内存中，因此无法很好地使用缓存策略。
• Vector对缓存更友好，但除非您对其进行排序，否则O(N)上的find性能会被接受，是否可以接受？
• 为什么不使用unordered_map？它们提供O(1)查找和检索（尽管常量可能很高）并且当然适合于此任务。如果您查看维基百科关于Hash Tables的文章，您会发现有很多可用的策略，您当然可以选择一个适合您特定使用模式的策略。

Answer 3

通常情况下，您会使用符号表来查找源名称中显示的名称变量。在这种情况下，您只能使用名称，因此无法在变量符号表中存储变量的缓存位置。所以我会说map是一个不错的选择。 []运算符需要的时间与映射中元素数量的对数成比例 - 如果结果很慢，则可以使用像std::tr1::unordered_map这样的哈希映射。

Answer 4

std :: map的operator []占用O（log（n））时间。这意味着它非常有效，但您仍然应该避免一遍又一遍地进行查找。您可以存储对该值的引用，还是存储容器的迭代器，而不是存储索引？这避免了必须完全进行查找。

Answer 5

当大多数解释器解释代码时，他们首先将其编译成中间语言。这些中间语言通常通过索引或指针引用变量，而不是名称。

例如，Python（C实现）通过索引将局部变量更改为引用，但全局变量和类变量使用哈希表通过名称引用。

我建议查看关于编译器的介绍性文本。

Answer 6

a std::map（O（log（n）））或散列表（“摊销”O（1））将是第一选择 - 如果确定它是瓶颈，则使用自定义机制。通常，使用散列或标记输入是第一个优化。

在对其进行分析之前，最重要的是隔离查找，以便您可以轻松地替换和分析它。

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std::map对于少数元素来说可能稍微慢一点（但是，它并不重要）。

Answer 7

Map是O（log N），因此不如数组中的位置查找快。但确切的结果将取决于很多因素，因此最好的方法是以允许您稍后在实现之间交换的方式与容器交互。也就是说，编写一个“查找”函数，可以通过任何合适的容器有效地实现，以允许自己切换和比较不同实现的速度。

Answer 8

Map的operator []是O（log（n）），参见维基百科：http://en.wikipedia.org/wiki/Map_(C%2B%2B)

我认为，当你经常寻找符号时，使用地图肯定是正确的。也许哈希地图（std::unordered_map）可以使您的表现更好。

Answer 9

如果您要使用vector并且遇到缓存最新符号查找结果的麻烦，如果您的符号表可以执行相同的操作（缓存最新的查找结果）实现为map（但在使用map的情况下，缓存可能不会有很多好处）。使用map，您可以获得额外的优势，即任何非缓存符号查找都比在vector中搜索更高效（假设vector未排序 - 如果你不得不多次进行排序，保持矢量排序可能会很昂贵。

拿Neil's advice; map通常是符号表的良好数据结构，但您需要确保正确使用它（而不是意外添加符号）。

Answer 10

你说：“如果第一次找到仍然使用向量的变量，我可以用它存储它在矢量中的确切整数位置。”。

您可以对地图执行相同操作：使用find搜索变量并存储指向它的iterator而不是位置。

Answer 11

为了查找值，通过字符串键，地图数据类型是合适的，如其他用户所述。

STL地图实现通常使用self-balancing trees实现，就像red black tree数据结构一样，并且它们的操作需要O（logn）时间。

我的建议是将表操作代码包装在函数中，
例如table_has(name)，table_put(name)和table_get(name)。

通过这种方式，您可以轻松更改内部符号表表示 运行时间性能较慢，此外您可以在以后嵌入这些例程缓存功能。

Answer 12

地图将扩展得更好，这将是一个重要的功能。但是，不要忘记在使用地图时，您可以（与矢量不同）获取指针和引用。在这种情况下，您可以使用地图轻松地“缓存”变量，就像向量一样有效。地图几乎肯定是这里的正确选择。