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Question

我正在开发一个项目，我需要在列表中的对象和插入之间进行大量的比较。
基本上我有一个Board类型的对象，我执行以下操作：

if(!(seenStates.contains(children[i])))
{
    statesToExpand.addToListOrderly(children[i]);

    seenStates.insertHead(children[i]);
}

其中statesToExpand和seenStates是我用这种方式定义的两个列表：

typedef struct t_Node
{
    Board *board;
    int distanceToGoal;
    t_Node *next;
} m_Node;

typedef m_Node* m_List;

class ListOfStates {
...

一切正常但我做了一些分析，发现几乎99％的时间用于操作这些列表，因为我必须扩展，比较，插入等近20000个州。

我的问题是：我是否可以使用更有效的数据结构来减少该部分代码的执行时间？

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所以我尝试使用std::vector并且它有点糟糕（使用我的旧列表15秒而不是13秒）。可能我做错了...通过一些更多的分析，我发现在向量中搜索元素花了大约13.5秒。这是我正在使用的代码：

bool Game::vectorContains(Board &b)
{
    clock_t stop;
    clock_t start = clock();
    if(seenStates.size() == 0)
    {
        stop = clock();
        clock_counter += (stop-start);
        return false;
    }

    for(vector<m__Node>::iterator it = seenStates.begin(); it != seenStates.end(); it++)
    {
        if( /* condition */ )
        {
            stop = clock();
            clock_counter += (stop - start);
            return true;
        }
    }
    stop = clock();
    clock_counter += (stop - start);
    return false;
}

我可以在这里做些更好的事情，还是应该继续使用其他数据结构（可能是unordered_set，如下所示）？

还有一次更新

我在发布模式下尝试了完全相同的代码，整个算法只需1.2秒即可执行我不知道Debug和Release之间可能存在如此大的差异。我知道Release会做一些优化，但这有些不同！

Answer 1

如果我理解正确，您的数据结构类似于单链表。因此，您可以尝试使用

，而不是使用自己的实现

std::slist<Board*>

或者可能更好用

std::slist<std::unique_ptr<Board> >

如果您还需要对前一个元素的引用，请使用标准std::list。两者都会给你不断的插入，但只能进行线性查找（至少如果你不知道在哪里搜索）。

或者，您可以考虑使用std::map<std::unique_ptr<Board> >来提供对数插入和查找，但不需要进一步努力就会丢失有关后继者的信息。

编辑：std::vector似乎没有对您的要求有良好的选择。据我所知，您需要快速搜索和快速插入。两者都是向量的O（n）。改为使用std::map，其中两者都是O（log n）。 [但请注意，使用后者并不意味着您将直接获得更快的执行时间，因为这取决于元素的数量]

Answer 2

这部分：

if(!(seenStates.contains(children[i])))

对于链表来说会非常慢。虽然算法时间是O(n)，与std::vector<Node>相同，但是你走过的记忆将遍布整个地方...所以你要招致随着容器变大，大量缓存未命中。过了一会儿，你的时间将被那些缓存未命中所控制。因此std::vector可能会表现得更好。

那就是说，如果你做了很多find()类型的操作，你应该考虑使用一个设置得很快的容器......也许是std::unordered_set？

Answer 3

使用列表最后会有O（n）时间来搜索元素。你可以考虑使用更有效的lookßup数据结构，例如std :: map，std :: unordered_map，有序向量，其他树结构。有许多数据结构。哪一个最好取决于您的算法设计。

Answer 4

确实，您不希望在您的案例中使用链接列表。在链表O（n）中查找特定值（即contains（））非常慢。

因此，使用数组列表（例如std :: vector）或二进制搜索树会更聪明，contains（）的复杂度将平均变为O（log n）。

但是，如果您担心经常扩展数组列表，则可能会在创建数组时占用大量空间（例如20 000个元素）。

不要忘记考虑为两个列表使用两种不同的数据结构。

更高效的数据结构

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4 个答案: