映射、对向量或两个向量...？

Question

我阅读了一些帖子和“wiki”，但仍然无法确定哪种方法适合我的问题。

我创建了一个名为Sample 的类，其中包含一定数量的化合物（假设这是另一个类Nuclide），具有一定的相对数量（双倍）。

因此，类似于（伪）：

class Sample {
    map<Nuclide, double>;
}

如果我在示例中有核素 Ba-133、Co-60 和 Cs-137，我将不得不在代码中使用这些名称来访问地图中的这些核素。但是，我唯一需要做的就是遍历地图以执行计算（它们是哪些核素并不重要），因此，我将使用 for 循环。我想在不关注键名的情况下进行迭代，因此，我需要为地图使用迭代器，对吗？

另一种选择是vector<pair<Nuclide, double> >

class Sample {
    vector<pair<Nuclide, double> >;
}

或者只是两个独立的向量

Class Sample {
    vector<Nuclide>;
    vector<double>;
}

而在最后一个选项中，核素与其数量之间的联系将是“元信息”，仅由相应向量中的位置给出。

由于我缺乏深厚的经验，我会恳请您对选择哪种方法提出建议。我希望通过所有可用的化合物快速轻松地进行迭代，同时保持相应键和值的逻辑结构。

PS.：样本中的化合物数量可能非常少（1 到 5）！ PPS.: 是否可以通过某些const 语句修改最后一个选项以防止更改，从而保持正确的顺序？

Answer 1

如果需要快速迭代，你不想要std::map<...>：它的迭代是一个快速变坏的树状遍历。 std::map<...> 仅在您对序列 和 有许多突变时才真正合理，并且您需要按键排序的序列。如果你有突变但你不关心订单std::unordered_map<...> 通常是一个更好的选择。不过，这两种地图都假设您正在按键查找内容。根据您的描述，我认为情况并非如此。

std::vector<...> 迭代速度很快。但是，它并不适合查找。如果您保持它的有序性，您可以使用std::lower_bound() 进行类似std::map<...> 的查找（即复杂性也是O(log n)），但是保持它的有序性可能会使该选项过于昂贵。但是，它是一个理想的容器，可以将一堆迭代的对象放在一起。

您想要一个std::vector<std::pair<...>> 还是两个std::vector<...>s 取决于您如何访问元素：如果一个元素的两个部分必须一起访问，您需要一个std::vector<std::pair<...>>，因为它可以保存数据一起访问。另一方面，如果您通常只访问这两个组件中的一个，那么使用两个单独的std::vector<...>s 将使迭代更快，因为更多的迭代元素适合缓存行，特别是如果它们像doubles 这样相当小.

无论如何，我建议不要将外部结构暴露给外界，而是提供一个接口，让您稍后更改底层表示。也就是说，为了获得最大的灵活性，您不想将表示烘焙到所有代码中。例如，如果您使用访问器函数对象（property maps 根据 BGL 或 projections 根据 Eric Niebler 的 Range Proposal）来访问基于迭代器的元素，而不是访问元素，您可以更改内部布局而无需触及任何算法（不过，您需要重新编译代码）：

// version using std::vector<std::pair<Nuclide, double> >
// - it would just use std::vector<std::pair<Nuclide, double>::iterator as iterator
auto nuclide_projection = [](Sample::key& key) -> Nuclide& {
    return key.first;
}
auto value_projecton = [](Sample::key& key) -> double {
    return key.second;
}

// version using two std::vectors:
// - it would use an iterator interface to an integer, yielding a std::size_t for *it
struct nuclide_projector {
    std::vector<Nuclide>& nuclides;
    auto operator()(std::size_t index) -> Nuclide& { return nuclides[index]; }
};
constexpr nuclide_projector nuclide_projection;
struct value_projector {
    std::vector<double>& values;
    auto operator()(std::size_t index) -> double& { return values[index]; }
};
constexpr value_projector value_projection;

使用一对就位，例如一个算法简单地在它们上面运行并打印它们可能看起来像这样：

template <typename Iterator>
void print(std::ostream& out, Iterator begin, Iterator end) {
    for (; begin != end; ++begin) {
         out << "nuclide=" << nuclide_projection(*begin) << ' '
             << "value=" << value_projection(*begin) << '\n';
    }
}

两种表示完全不同，但访问它们的算法完全独立。这样也很容易尝试不同的表示：只有表示和访问它的算法的粘合需要更改。