C++ 函数性能优化中的容器选择与应用指南

C++ 函数性能优化中的容器选择与应用指南

容器是 C++ 中用于存储和管理数据结构的基本工具。在函数优化中，选择合适的容器对于提高性能至关重要。本文将提供一个容器选择指南，帮助您根据特定需求选择最合适的容器。

常见容器类型

数组：性能最好的容器，但尺寸固定且无法动态修改。
向量：动态数组，容量可自动调整。插入和删除元素相对高效。
链表：线性数据结构，插入和删除操作高效，但随机访问性能较差。
哈希表：基于键值对的容器，查找操作效率非常高。
集合：不包含重复元素的容器，查找和插入操作效率较高。
映射：键值对容器，与哈希表类似，但保持键的排序。

容器选择指南

场景	推荐容器	原因
需要快速随机访问	数组	尺寸固定，性能最优
需要动态调整容量	向量	灵活调整大小，性能较优
需要高效插入和删除	链表	针对这些操作优化
需要高效查找	哈希表	基于键值对，查找极快
需要不包含重复元素	集合	快速查找和插入，无重复项
需要基于键值对的排序	映射	结合哈希表和排序优点

实战案例

查找一个字符串数组中的最大值

// 使用数组，O(n) 时间复杂度
int max_value(const string arr[], int size) {
  int max = arr[0];
  for (int i = 1; i < size; ++i) {
    if (arr[i] > max) {
      max = arr[i];
    }
  }
  return max;
}

// 使用哈希表，O(1) 时间复杂度
int max_value(const string arr[], int size) {
  unordered_map<string, int> values;
  for (const string& s : arr) {
    if (values.count(s) == 0) {
      values[s] = 1;
    } else {
      values[s]++;
    }
  }
  int max_count = 0;
  string max_string;
  for (const auto& [str, count] : values) {
    if (count > max_count) {
      max_count = count;
      max_string = str;
    }
  }
  return max_string;
}

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