Скотт Мейерс - Эффективное использование STL

В действительности я несколько оптимистично подошел к ассоциативным контейнерам — приведенное описание предполагает, что узлы бинарных деревьев сгруппированы в относительно малом наборе страниц памяти. В большинстве реализаций STL подобная группировка достигается при помощи нестандартных диспетчеров памяти, работающих поверх распределителей памяти контейнеров (см. советы 10 и И), но если реализация не следит за локализованностью ссылок, узлы могут оказаться разбросанными по всему адресному пространству. Это приведет к росту числа подгрузок страниц. Даже при использовании группирующих диспетчеров памяти в ассоциативных контейнерах обычно чаще возникают проблемы с подгрузкой страниц, поскольку узловым контейнерам, в отличие от блоковых (таких как vector), труднее обеспечить близкое расположение соседних элементов контейнера в физической памяти. Однако именно эта организация памяти сводит к минимуму подгрузку страниц при выполнении бинарного поиска.

Мораль: данные, хранящиеся в сортированном векторе, обычно занимают меньше памяти, чем те же данные в стандартном ассоциативном контейнере; бинарный поиск в сортированном векторе обычно происходит быстрее, чем поиск в стандартном ассоциативном контейнере (с учетом подгрузки страниц).

Конечно, сортированный vectorобладает серьезным недостатком — он должен постоянно сохранять порядок сортировки! При вставке нового элемента все последующие элементы сдвигаются на одну позицию. Операция сдвига обходится довольно дорого и становится еще дороже при перераспределении памяти (см. совет 14), поскольку после этого обычно приходится копировать все элементы вектора. С другой стороны, при удалении элемента из вектора все последующие элементы сдвигаются на одну позицию к началу. Операции вставки-удаления дорого обходятся для контейнеров vector, но относительно дешевы для ассоциативных контейнеров. По этой причине сортированные контейнеры vectorиспользуются вместо ассоциативных контейнеров лишь в том случае, если вы знаете, что при использовании структуры данных операции поиска почти не смешиваются со вставкой и удалением.

В этом совете было много текста, но катастрофически не хватало примеров. Давайте рассмотрим базовый код использования сортированного vectorвместо set:

vector vw; // Альтернатива для set

… // Подготовительная фаза: много вставок,

// мало операций поиска

sort(vw.begin(), vw.end()); // Конец подготовительной фазы (при эмуляции

// multiset можно воспользоваться

// алгоритмом stable_sort - см. совет 31).

Widget w;// Объект с искомым значением

… // Начало фазы поиска

if (binary_search(vw.begin(), vw.end(), w))… // Поиск с применением

// binary_search

vector::iterator i =

lower_bound(vw.begin(), vw.end(), w); // Поиск с применением

if (i != vw.end() && !(*i < w))… // lower_bound: конструкция

// !(*i

pair::iterator, vector::iterator> range =

equal_range(vw.begin(), vw.end(), w); // Поиск с применением

if (range.first != range.second)… // equal_range

… // Конец фазы поиска,

// начало фазы реорганизации

sort(vw.begin(), vw.end()); // Начало новой фазы поиска…

Как видите, все реализуется достаточно прямолинейно. Основные затруднения связаны с выбором алгоритма поиска ( binary_search, lower_boundи т. д.), но в этом вам поможет совет 45.

При переходе от map/multimapк контейнеру vectorситуация становится более интересной, поскольку vectorдолжен содержать объекты pair, входящие в map/multimap. Но при объявлении объекта типа map(или его multimap-аналога) элементы, хранящиеся в контейнере, в действительности относятся к типу pair. Чтобы эмулировать mapили multimapна базе vector, признак константности необходимо устранить, поскольку в процессе сортировки элементы вектора перемещаются посредством присваивания, а это означает, что оба компонента пары должны допускать присваивание. Следовательно, при эмуляции mapна базе vector данные, хранящиеся в векторе, должны относиться к типу pair, а не pair.

Содержимое map/multimapхранится в отсортированном виде, но при сортировке учитывается только ключевая составляющая элемента (первый компонент пары), поэтому при сортировке vectorдолжно происходить то же самое. Нам придется написать собственную функцию сравнения для пар, поскольку оператор <типа pairсравнивает обе составляющие пары.