STL vector+sort排序和multiset/multimap排序比较

在C++的STL库中，要实现排序可以通过将所有元素保存到vector中，然后通过sort算法来排序，也可以通过multimap实现在插入元素的时候进行排序。在通过vector+sort进行排序时，所有元素需要先存入vector容器中，sort在排序时又需要将元素全部取出来再进行排序。multimap底层实现为红黑树，因此元素在插入的过程中就实现了排序。那么到底哪一种排序速度更快呢？

下面有一个测试程序:

#include 

#include 

#include 

#include 

#include 

#include 

#include 

#include 

using namespace std;

double time() {

  struct timeval tv;

  if (gettimeofday(&tv, NULL) != 0) return 0.0;

  return tv.tv_sec + tv.tv_usec / 1000000.0;

}

struct Score {

  string name;

  double score;

  bool operator <(const Score& right) const {

    return score < right.score;

  }

};

int main(int argc, char** argv) {

  vector src;

  for (int i = 0; i < 10000000; i++) {

    int num = rand();

    char buf[32];

    sprintf(buf, "%d", num);

    Score score = { buf, num };

    src.push_back(score);

  }

  {

    double stime = time();

    vector res;

    for (vector::const_iterator it = src.begin();

         it != src.end(); ++it) {

      res.push_back(*it);

    }

    sort(res.begin(), res.end());

    double etime = time();

    printf("vector: %f\n", etime - stime);

  }

  {

    double stime = time();

    multiset res;

    for (vector::const_iterator it = src.begin();

         it != src.end(); ++it) {

      res.insert(*it);

    }

    double etime = time();

    printf("multiset: %f\n", etime - stime);

  }

  return 0;

}

程序运行结果为:

time

vector 4.776060

multiset 10.761023

在这个测试中，vector+sort排序比multiset(multimap实现基于multiset)快多了。快速排序是目前已知的所有排序算法中最快的排序算法，因此它比基于堆排序的multiset快。

在这个测试结果出来之前，大多数人都会毫无疑问地认为multiset排序要更快。这也是有原因的，快速排序速度虽然快，但是在实际的运行过程中，它需要大量地拷贝元素，其拷贝操作的时间复杂度为o(NlogN),而基于红黑树的multiset在排序的过程中则避免了元素的拷贝。如果元素的内存占用空间比较大，那么multiset排序的速度将比vector+sort快。为了测试这个结果，将上面测试程序中的结构体改为：

struct Score {

  string name1;

  string name2;

  string name3;

  string name4;

  double score;

  bool operator <(const Score& right) const {

    return score < right.score;

  }

};

然后重新编译运行测试程序，测试结果为:

time

vector 12.955739

multiset 11.368364

这个测试结果和我们的预期一致。

总之，我们在使用STL的排序算法时，需要根据不同的元素构造来进行合适的选择，如果都是比较简单的元素，那么适合选择vector+sort来进行排序，对于由字符串构成的占用了比较大的空间的复杂元素，应该使用multiset。如果排序的元素的总个数比较少，那么选择任意一种都可以。