تحسين أداء خوارزمية std::set في C++

في هذا التحدي البرمجي، يتعين عليك تحسين أداء خوارزميتك الحالية التي تستخدم مكتبة C++ القياسية (std::set). يظهر من النتائج الحالية أن استخدام الدوال std::find، std::count، و std::binary_search يتسبب في تأخر كبير في الأداء، وبالتالي، يجب عليك البحث عن طرق لتحسين هذا الأداء.

للبداية، يمكننا مراجعة الكود الحالي والنظر في إمكانية تحسين الطريقة التي تتعامل فيها مع std::set. في الوقت الحالي، تقوم بفحص وجود العنصر باستخدام std::find، وهذا يستهلك وقتًا كبيرًا.

لتحسين هذا الجزء، يمكنك استخدام دالة std::set::find المدمجة في الهيكل الداخلي لـ std::set، حيث تعتبر هذه الدالة فعالة أكثر من std::find. على سبيل المثال:

cppCopy code
if (type == 3) {
    auto it = set.find(x);
    std::cout << (it != set.end() ? "Yes" : "No") << '\n';
}

باستخدام std::set::find، قد يحدث تحسين في أداء البحث.

علاوة على ذلك، يمكنك استخدام reserve لتحسين أداء std::set بشكل عام، حيث يمكن أن يساعد في تجنب عمليات إعادة التخصيص المكلفة. يمكنك تحديد حجم الـ std::set المتوقع مسبقًا باستخدام reserve، مما يقلل من التكلفة الزمنية لإدارة الذاكرة.

cppCopy code
int main() {
    std::set<int> set{};
    int Q = 0;
    std::cin >> Q;

    int type = 0;
    int x = 0;
    
    // تحديد الحجم المتوقع
    set.reserve(Q);

    for (int i = 0; i < Q; ++i) {
        std::cin >> type;
        std::cin >> x;

        if (type == 1)
            set.insert(x);
        else if (type == 2)
            set.erase(x);
        else if (type == 3) {
            auto it = set.find(x);
            std::cout << (it != set.end() ? "Yes" : "No") << '\n';
        }
    }

    return 0;
}

تذكر أن هذه المقترحات قد تساعد في تحسين الأداء، ولكن قد تحتاج إلى تجربة عدة تعديلات واستخدام أدوات البرمجة الأخرى لقياس الأداء لتحديد الطريقة الأكثر فعالية في حالتك الخاصة.

لتحسين أداء الخوارزمية الخاصة بك، يمكننا استكشاف استراتيجيات إضافية. إليك بعض الأفكار والتوجيهات:

1. استخدام الإنتقال إلى بنية البيانات المناسبة:

قد يكون من المفيد النظر في استخدام بنية بيانات مخصصة للمشكلة بدلاً من std::set، مثل std::unordered_set التي تعتمد على جداول التجزئة وقد تكون أسرع في بعض الحالات.

2. تحسين دورة الحياة للكائنات:

قد يكون من المفيد تحسين دورة الحياة للكائنات التي تُدرج في std::set. يمكنك استخدام الاحتياط (reserve) مثلما ذُكر سابقًا وكذلك تحسين عمليات الإدراج والحذف.

3. استخدام الإنتقال إلى البحث الثنائي:

بدلاً من استخدام std::set::find، يمكنك النظر في استخدام بحث ثنائي باستخدام std::set::lower_bound، حيث يمكن أن يكون هذا أسرع في حال كانت البيانات مرتبة.

cppCopy code
if (type == 3) {
    auto it = set.lower_bound(x);
    std::cout << (it != set.end() && *it == x ? "Yes" : "No") << '\n';
}

4. تحسين إدارة الإدخال:

قد يكون من المفيد استخدام أسلوب أكثر فعالية لقراءة الإدخال، مثل استخدام std::ios::sync_with_stdio(false) لتحسين أداء عمليات الإدخال والإخراج.

5. استخدام خيوط متعددة:

في حالة الخوارزميات الحساسة للوقت، يمكنك النظر في استخدام الخيوط المتعددة لتسريع التنفيذ. يجب مراعاة التزامن السليم لضمان عدم حدوث تعارض.

6. تحسين الخوارزمية بشكل عام:

ربما يكون هناك فرص لتحسين الخوارزمية نفسها، قد يكون هناك نمط أو خطوة يمكن تحسينها بشكل خاص.

تجربة هذه الأفكار وقياس أدائها في سياق البرنامج الخاص بك يمكن أن تساعدك في تحقيق تحسينات إضافية. يفضل أيضًا استخدام أدوات تحليل الأداء لتحديد النقاط التي تحتاج إلى تحسين.