需要一些建议来选择合适的容器答案

【问题标题】：Need some advice to choose the proper container需要一些建议来选择合适的容器
【发布时间】：2011-06-02 14:24:48
【问题描述】：

我正在尝试为游戏引擎设计一个任务调度程序。任务可以是动画、触发控制器等。

我的问题是选择什么容器。这个想法是：当你插入一个新任务时，容器必须重新排序并将任务放在适当的位置。一旦执行，任务可能会更改并再次安排或删除。这主要是push和pop。

但是，如果可能的话，如果我可以随机访问一个元素会很好，但不是至关重要的。无论容器是否支持具有相同键的一个或多个元素。

我认为优先队列符合我的需求，但我看到它是基于向量实现的，我认为这个容器必须以某种方式进行优化以推送和弹出。

意见？

【问题讨论】：

您通常以何种方式访问此队列？你会经常整理吗？如果/当您迭代它时，您会在迭代时访问每个任务吗？你会在排序时做同样的事情吗？任务 - 它们是指针还是任务的实际实例？
嗯，我打算使用这个系统的方式是：你创建一个任务，然后把这个任务插入到系统中（这是一个推送）。添加任务会如此频繁。然后，对于每个帧，您检查它是否需要在该帧中执行，如果需要，请执行此任务（弹出），您需要执行任务，检查是否是周期性的，如果需要，则安排（推送）。我唯一的问题（小）是找到按需销毁的任务，但我知道如何解决。任务是实例化，因为任务包含对象的函子以执行真正的功能
嗯，好吧，所以如果你想让 push'es 成为一个排序插入（我想这是因为我假设你的队列中有某种优先级......对吗？）并且您的数据相对较轻（一个仿函数），也许一些缓存友好（记住：保持数据关闭）二叉树是合适的？

标签： c++ stl

【解决方案1】：

_{（来源：adrinael.net）}

（原文来源：Liam Devine）

【讨论】：

嘿，我想发布那个！ :
这个的来源是什么？（我假设你没有做到 Tomalak）
@ChrisA：原始来源未知。实际上，我想我最好将其添加进去。
请注意，这仅对具有大量元素的容器有效——在某些情况下非常大。对于简单类型（例如，指向任务的指针），std::vector 比 std::list 好于任何少于几千个元素的元素，即使在随机位置插入时也是如此，std::vector 可能比 std::deque 好对于几十个元素，即使在前面插入（但这不太确定）。如果std::vector 被维护为一个堆（因为它在优先级队列中），那么它肯定比std::list 好，甚至可能比std::deque 更好。
@James：是的，该图描述了N 中计算需求的增长，而不是针对任何特定高或低N 的绝对比较。

【解决方案2】：

priority queue 似乎是您的最佳选择。

如您所见，pop 函数具有恒定的复杂度，而 push 函数在时间上是对数的。

【讨论】：

【解决方案3】：

std::vector 非常适合这个任务，特别是如果容器的“稳态”大小保持相当恒定（队列中有许多任务并没有太大差异）。

如果您需要一个可更新队列（而 std::priority_queue 不是），我建议您使用 d_ary_heap_indirect（可以在 Boost.Graph “detail”文件夹中找到）。这是一个优先级队列，经常用于需要可更新优先级队列的 Dijkstra 和 A* 算法。无论如何，随机访问是必要的。此外，使用间接使得从队列中插入和删除非常有效。最后，您可以选择您的容器（作为模板参数），但它必须是随机访问的（因此，您可以尝试使用向量或双端队列）。 Pop 是恒定时间，推送和/或更新是日志时间，正确选择容器将使容器插入恒定摊销（并且 d_ary_heap_indirect 也会第二次摊销，所以我不会担心） .

【讨论】：

【解决方案4】：

该向量针对一端的推送和弹出进行了优化。 :-)

要确定优先级，您必须对任务进行排序。如果对象的数量相当少，即使这意味着在排序期间复制对象，向量也不会那么糟糕。

其他容器，如链表，则需要为每个对象分配一个新节点。

【讨论】：

【解决方案5】：

您可以使用std::priority_queue 指定所需的容器类型。但是：您正在存储指针（我想，因为这听起来像您的身份多态并具有身份），因此复制很便宜。你在管理它作为一个堆（这就是std::priority_queue 所做的），所以插入完成使用push_back 和一些交换（lg(n) max）。我什么都看不到甚至有理由考虑 std::vector 以外的其他结构。

std::priority_queue 确实隐藏了所有直接访问运算符（例如 operator[])。这样做是因为如果你修改一个条目，你就是可能使堆无效（这是类的类不变量）。但是，如果您确实想提供直接读取访问权限，则底层容器只有protected，不是private，所以可以从中派生并添加您想要的运算符。我非常想把它限制在const 然而，运营商。

【讨论】：

我想我不会使用多态。我将使用包含指向函数或仿函数的指针的类任务来执行实际任务。我将在其中使用多态。
这里的问题是你是否可以复制和分配任务，如果可以，复制、分配或交换的成本是多少。（如果合适，可以考虑 std::swap 的显式特化；这就是堆管理将使用的。）如果交换任务变得非常昂贵，std::priority_queue 就会变得不那么有趣。
嗯，也许现在是考虑使用对象池和交换类指针的好时机。然后移动或复制必须便宜。谢谢！

【解决方案6】：

取决于您添加任务和取消任务（并可能执行它们）的频率以及有多少。

如果你要处理大量的小任务，那么更喜欢优先队列，因为节点分配的成本可能不会像排序的 n log n 的渐近增长那样对你造成多大的伤害。

如果您将有少量任务不断改变优先级，那么对向量进行排序可能是合理的，但您希望使用在列表几乎排序时效果很好的排序算法。

调度是一门艺术，一旦构建它，您就必须对其进行概要分析。在这一点上可能信息太少，所以说。我倾向于优先队列，但如果性能不够，请记住其他选项。

【讨论】：

不会更改优先级。这一切都将要执行和重新调度：例如，如果每 10 帧执行一次任务，则执行，更改诸如 next_frame_to_exectue 之类的值并再次调度。但这就像重新排序。正如你所说，我目前不知道它是否会执行大量任务，所以我会密切关注性能。谢谢！！！！