使用map和hash_map的效率问题（转）

实际上这个问题不光C++会遇到，其他所有语言的标准容器的实现及选择上都是要考虑的。做应用程序你可能觉得影响不大，但是写算法或者核心代码就要小心了。今天改进代码，顺便又来温习基础功课了。


　　还记得Herb Sutter那极有味道的《C++对话系列》么，在其中《产生真正的hash对象》这个故事里就讲了map的选择。顺便回顾一下，也讲一下我在实用中的理解。

　　选择map容器，是为了更快的从关键字查找到相关的对象。与使用list这样的线性表容器相比，一可以简化查找的算法，二可以使任意的关键字做索引，并与目标对象配对，优化查找算法。在C++的STL中map是使用树来做查找算法，这种算法差不多相当与list线性容器的折半查找的效率一样，都是O(log2N)，而list就没有map这样易定制和操作了。

　　相比hash_map，hash_map使用hash表来排列配对，hash表是使用关键字来计算表位置。当这个表的大小合适，并且计算算法合适的情况下，hash表的算法复杂度为O(1)的，但是这是理想的情况下的，如果hash表的关键字计算与表位置存在冲突，那么最坏的复杂度为O(n)。

　　那么有了这样的认识，我们应该怎么样选用算法呢？前两天看Python文章的时候，不知道哪个小子说Python的map比c++的map快，如何如何的。但是他并不知道Python是默认使用的hash_map，而且这些语言特征本质上是使用c/c++写出来的，问题在与算法和手段，而不是在于语言本身的优劣，你熟悉了各种算法，各种语言的细节、设计思想，还能在这偏激的嚷嚷孰好孰坏(片面与偏激的看待事物只能表明愚昧与无知，任何事物都有存在的价值，包括技术)。显然C++的STL默认使用树结构来实现map，是有考究的。

　　树查找，在总查找效率上比不上hash表，但是它很稳定，它的算法复杂度不会出现波动。在一次查找中，你可以断定它最坏的情况下其复杂度不会超过O(log2N)。而hash表就不一样，是O(1)，还是O(N)，或者在其之间，你并不能把握。假若你在开发一个供外部调用的接口，其内部有关键字的查找，但是这个接口调用并不频繁，你是会希望其调用速度快、但不稳定呢，还是希望其调用时间平均、且稳定呢。反之假若你的程序需要查找一个关键字，这个操作非常频繁，你希望这些操作在总体上的时间较短，那么hash表查询在总时间上会比其他要短，平均操作时间也会短。这里就需要权衡了。

　　这里总结一下，选用map还是hash_map，关键是看关键字查询操作次数，以及你所需要保证的是查询总体时间还是单个查询的时间。如果是要很多次操作，要求其整体效率，那么使用hash_map，平均处理时间短。如果是少数次的操作，使用hash_map可能造成不确定的O(N)，那么使用平均处理时间相对较慢、单次处理时间恒定的map，考虑整体稳定性应该要高于整体效率，因为前提在操作次数较少。如果在一次流程中，使用hash_map的少数操作产生一个最坏情况O(N)，那么hash_map的优势也因此丧尽了。