unordered_map比map慢?

先说结论:unordered_map不维护键的顺序,因此不能按顺序访问元素,因此如果你需要遍历表时若选用unordered_map就肯定比map慢

1. 数据结构与底层实现

  • unordered_map :基于 哈希表 实现。

    • 优点:平均情况下插入、查找和删除操作的时间复杂度为 O(1)O(1)O(1)。
    • 缺点:最坏情况下,时间复杂度可能退化为 O(n)O(n)O(n)(当哈希冲突严重时)。
    • 无序存储,不能按键排序。
  • map :基于 红黑树(自平衡二叉搜索树) 实现。

    • 优点:插入、查找和删除操作的时间复杂度始终为 O(log⁡n)O(\log n)O(logn)。
    • 缺点:由于需要维护树的平衡,常数因子较大。
    • 按键排序,支持有序遍历。

2. 插入和查找性能

  • unordered_map 优势 :在大多数情况下,unordered_map 插入和查找的性能优于 map,因为其平均时间复杂度为 O(1)O(1)O(1)。
  • map 劣势map 的插入和查找性能稍慢,时间复杂度为 O(log⁡n)O(\log n)O(logn)。

例外情况

  1. 哈希冲突严重 :如果 unordered_map 的哈希函数设计不佳或数据分布极端(如大量相同的哈希值),性能可能退化为 O(n)O(n)O(n)。
  2. 小规模数据 :对于数据规模较小的情况,map 的性能可能优于 unordered_map,因为红黑树的实现有较少的额外开销。

3. 内存使用

  • unordered_map 缺点 :由于哈希表需要额外的存储空间(如空槽和链表节点),unordered_map 通常比 map 占用更多内存。
  • map 优势map 是基于树的实现,占用内存相对较少。

4. 顺序访问

  • unordered_map 缺点unordered_map 不维护键的顺序,因此不能按顺序访问元素。
  • map 优势map 自动按键的升序(或指定的比较函数)维护元素顺序,支持有序遍历。

5. 插入、删除时对迭代器的影响

  • unordered_map:当发生哈希表的重哈希(rehash)操作时,会使所有迭代器失效。
  • map:插入和删除元素只会影响相关位置的迭代器,其余迭代器不会失效。

6. 适用场景

场景 推荐使用容器 原因
快速查找/插入操作 unordered_map 平均时间复杂度 O(1)O(1)O(1)。
数据需要按键排序 map 支持有序遍历。
数据规模较小 map 红黑树常数因子较小。
内存有限 map unordered_map 占用内存较大。
哈希函数性能不佳或数据分布差 map unordered_map 性能退化明显。

总结

  • 如果需要快速插入、删除和查找操作且不关心顺序,优先选择 unordered_map
  • 如果需要按键排序或者可能遇到哈希冲突问题,选择 map
  • 如果内存占用敏感,选择 map