什么容器允许二进制搜索和随机删除元素？答案

【问题标题】：What container allows both binary_search'ing and random deletion of elements?什么容器允许二进制搜索和随机删除元素？
【发布时间】：2014-12-09 08:31:27
【问题描述】：

我一直在使用std::vector，但随着它迭代的数据的增长，它变得笨拙，我希望能够在随机元素变得多余时过滤掉它们。我在 std::list 的其他地方也有这种行为，但无法让 binary_search 与之相处融洽。

是否有一些代码可以让binary_search 再次工作，或者我必须使用更复杂的容器和语法？

        if(binary_search(iter + 1, myLines.end(), line)) {
            firstFound.assign(line);
            if (numFinds++) break;
        }

【问题讨论】：

std::deque 怎么样？ stackoverflow.com/a/6455647/3807729（deque 就像一个vector，被分成块或vectors 的链表）。

标签： c++ list map stl containers

【解决方案1】：

std::set 的查找是 O(log(N))，与 binary_search 完全相同，如果有迭代器，则删除是 O(1)，如果没有迭代器，则为 O(log(N))（查找 + 删除）。尽管该集合将存储已排序的元素，但这对您来说一定没问题，因为binary_search 也仅适用于已排序的范围。

【讨论】：

是的，我已经对数据进行了排序，它也是独一无二的，如果这很重要的话，虽然我忘记了那个细节。谢谢，似乎比地图更直观。
@John：如果你需要非唯一的数据，multiset
注：你不能使用 std::binary_search() 和 std::set 迭代器，因为它们不是 RandomAccessIterators，但你可以使用 std::set::find() 和其他成员，例如 std::set::count() 和 std::set::lower_bound()，它们是作为容器的二进制搜索实现的。跨度>
我放弃了大部分新容器并重新使用std::vector，而不是删除元素（使用set时我没有权利iterator这样做）我将无效的条目放入set，以便在以后的迭代中很容易忽略它们。很高兴学习另一个标准容器，比maps 好得多。两年前，我一直在用malloc 和free 模拟我自己的班级。

【解决方案2】：

听起来您正在寻找的是binary search tree (BST)。

它允许二进制搜索（毕竟它在名称中），删除相对简单。

存在多种二叉搜索树。一些常见的：

simple BST ：最坏情况和最佳情况搜索性能之间的差距很大，具体取决于 BST 的具体用法（插入和删除）。树越高，性能越差。
self-balancing BST ：在每次插入/删除时，如果需要，节点会四处移动，以保持树的高度最小，从而优化搜索性能。这是以插入和删除时增加的开销（可能会变得高得令人望而却步）为代价的。
red-black tree ：一种自平衡的 BST，并不总是争取最佳高度，但仍然足以保持查找 O(log n)。它在广泛的用例中表现非常一致（即具有良好的通用性能），这就是为什么选择它来实现std::set（参见Armen Tsirunyan's answer）。
splay tree ：BST 将最近访问的项目保存在树的顶部，在那里可以最快地访问它们。它不是自平衡的，因此高度不会保持最小。当最近访问的数据可能很快会再次被访问时，这种树非常有用。
treap：使用随机优先级的 BST 分配给项目，以便可能（即使用概率论）保持树的高度接近最小。它不能保证最佳的搜索性能，但在实践中通常可以，而且不会增加自平衡或类似重组算法的开销。

其中哪一个最适合您，取决于您的具体用例。

【讨论】：

我没有投反对票，但我想原因是 BST 已经很好地包装在 std::map 和 std::set 中，因此无需重新发明轮子。
不管怎样，这是一个 +1 补偿
澄清为什么我认为值得添加这个答案：红黑树确实是一种自平衡二叉搜索树，因此使用std::set 是一种选择（根据@ArmenTsirunyan 的回答)。但是它比普通的 BST 有更多的开销（主要是由于重新平衡），这可能是不可取的。你也不需要自己动手——现有的实现很容易获得（尽管不是标准库的一部分）。
您评论中的错误是正常 BST 中的查找不是 O(LogN)，而是 O(H)，其中 H 是树的高度。在最坏的情况下，H 可以是 N，使得查找线性化！
@ArmenTsirunyan ：这是真的，但如果我对 OP 描述的理解（一些“随机”删除，没有提及添加）是正确的，那么最坏情况的风险非常小。我同意你的观点，std::set 可能是更好的主意（如果只是因为它是最简单的），但如果用例允许，并且性能是一个问题，一个简单的 BST 是一个替代方案。我可能应该扩展我的答案以使所有这些更清楚。