\chapter{Data structures} \index{tietorakenne@tietorakenne} \key{Tietorakenne} on tapa säilyttää tietoa tietokoneen muistissa. Sopivan tietorakenteen valinta on tärkeää, koska kullakin rakenteella on omat vahvuutensa ja heikkoutensa. Tietorakenteen valinnassa oleellinen kysymys on, mitkä operaatiot rakenne toteuttaa tehokkaasti. Tämä luku esittelee keskeisimmät C++:n standardikirjaston tietorakenteet. Valmiita tietorakenteita kannattaa käyttää aina kun mahdollista, koska se säästää paljon aikaa toteutuksessa. Myöhemmin kirjassa tutustumme erikoisempiin rakenteisiin, joita ei ole valmiina C++:ssa. \section{Dynaaminen taulukko} \index{vektori@vektori} \index{vector@\texttt{vector}} \key{Dynaaminen taulukko} on taulukko, jonka kokoa voi muuttaa ohjelman suorituksen aikana. C++:n tavallisin dynaaminen taulukko on \key{vektori} (\texttt{vector}). Sitä voi käyttää hyvin samalla tavalla kuin tavallista taulukkoa. Seuraava koodi luo tyhjän vektorin ja lisää siihen kolme lukua: \begin{lstlisting} vector v; v.push_back(3); // [3] v.push_back(2); // [3,2] v.push_back(5); // [3,2,5] \end{lstlisting} Tämän jälkeen vektorin sisältöä voi käsitellä taulukon tavoin: \begin{lstlisting} cout << v[0] << "\n"; // 3 cout << v[1] << "\n"; // 2 cout << v[2] << "\n"; // 5 \end{lstlisting} Funktio \texttt{size} kertoo, montako alkiota vektorissa on. Seuraava koodi käy läpi ja tulostaa kaikki vektorin alkiot: \begin{lstlisting} for (int i = 0; i < v.size(); i++) { cout << v[i] << "\n"; } \end{lstlisting} \begin{samepage} Vektorin voi käydä myös läpi lyhyemmin näin: \begin{lstlisting} for (auto x : v) { cout << x << "\n"; } \end{lstlisting} \end{samepage} Funktio \texttt{back} hakee vektorin viimeisen alkion, ja funktio \texttt{pop\_back} poistaa vektorin viimeisen alkion: \begin{lstlisting} vector v; v.push_back(5); v.push_back(2); cout << v.back() << "\n"; // 2 v.pop_back(); cout << v.back() << "\n"; // 5 \end{lstlisting} Vektorin sisällön voi antaa myös sen luonnissa: \begin{lstlisting} vector v = {2,4,2,5,1}; \end{lstlisting} Kolmas tapa luoda vektori on ilmoittaa vektorin koko ja alkuarvo: \begin{lstlisting} // koko 10, alkuarvo 0 vector v(10); \end{lstlisting} \begin{lstlisting} // koko 10, alkuarvo 5 vector v(10, 5); \end{lstlisting} Vektori on toteutettu sisäisesti tavallisena taulukkona. Jos vektorin koko kasvaa ja taulukko jää liian pieneksi, varataan uusi suurempi taulukko, johon kopioidaan vektorin sisältö. Näin tapahtuu kuitenkin niin harvoin, että vektorin funktion \texttt{push\_back} aikavaativuus on keskimäärin $O(1)$. \index{merkkijono@merkkijono} \index{string@\texttt{string}} Myös \key{merkkijono} (\texttt{string}) on dynaaminen taulukko, jota pystyy käsittelemään lähes samaan tapaan kuin vektoria. Merkkijonon käsittelyyn liittyy lisäksi erikoissyntaksia ja funktioita, joita ei ole muissa tietorakenteissa. Merkkijonoja voi yhdistää toisiinsa \texttt{+}-merkin avulla. Funktio $\texttt{substr}(k,x)$ erottaa merkkijonosta osajonon, joka alkaa kohdasta $k$ ja jonka pituus on $x$. Funktio $\texttt{find}(\texttt{t})$ etsii kohdan, jossa osajono \texttt{t} esiintyy merkkijonossa. Seuraava koodi esittelee merkkijonon käyttämistä: \begin{lstlisting} string a = "hatti"; string b = a+a; cout << b << "\n"; // hattihatti b[5] = 'v'; cout << b << "\n"; // hattivatti string c = b.substr(3,4); cout << c << "\n"; // tiva \end{lstlisting} \section{Joukkorakenne} \index{joukko@joukko} \index{set@\texttt{set}} \index{unordered\_set@\texttt{unordered\_set}} \key{Joukko} on tietorakenne, joka sisältää kokoelman alkioita. Joukon perusoperaatiot ovat alkion lisäys, haku ja poisto. C++ sisältää kaksi toteutusta joukolle: \texttt{set} ja \texttt{unordered\_set}. Rakenne \texttt{set} perustuu tasapainoiseen binääripuuhun, ja sen operaatioiden aikavaativuus on $O(\log n)$. Rakenne \texttt{unordered\_set} pohjautuu hajautustauluun, ja sen operaatioiden aikavaativuus on keskimäärin $O(1)$. Usein on makuasia, kumpaa joukon toteutusta käyttää. Rakenteen \texttt{set} etuna on, että se säilyttää joukon alkioita järjestyksessä ja tarjoaa järjestykseen liittyviä funktioita, joita \texttt{unordered\_set} ei sisällä. Toisaalta \texttt{unordered\_set} on usein nopeampi rakenne. Seuraava koodi luo lukuja sisältävän joukon ja esittelee sen käyttämistä. Funktio \texttt{insert} lisää joukkoon alkion, funktio \texttt{count} laskee alkion määrän joukossa ja funktio \texttt{erase} poistaa alkion joukosta. \begin{lstlisting} set s; s.insert(3); s.insert(2); s.insert(5); cout << s.count(3) << "\n"; // 1 cout << s.count(4) << "\n"; // 0 s.erase(3); s.insert(4); cout << s.count(3) << "\n"; // 0 cout << s.count(4) << "\n"; // 1 \end{lstlisting} Joukkoa voi käsitellä muuten suunnilleen samalla tavalla kuin vektoria, mutta joukkoa ei voi indeksoida \texttt{[]}-merkinnällä. Seuraava koodi luo joukon, tulostaa sen alkioiden määrän ja käy sitten läpi kaikki alkiot. \begin{lstlisting} set s = {2,5,6,8}; cout << s.size() << "\n"; // 4 for (auto x : s) { cout << x << "\n"; } \end{lstlisting} Tärkeä joukon ominaisuus on, että tietty alkio voi esiintyä siinä enintään kerran. Niinpä funktio \texttt{count} palauttaa aina arvon 0 (alkiota ei ole joukossa) tai 1 (alkio on joukossa) ja funktio \texttt{insert} ei lisää alkiota uudestaan joukkoon, jos se on siellä valmiina. Seuraava koodi havainnollistaa asiaa: \begin{lstlisting} set s; s.insert(5); s.insert(5); s.insert(5); cout << s.count(5) << "\n"; // 1 \end{lstlisting} \index{multiset@\texttt{multiset}} \index{unordered\_multiset@\texttt{unordered\_multiset}} C++ sisältää myös rakenteet \texttt{multiset} ja \texttt{unordered\_multiset}, jotka toimivat muuten samalla tavalla kuin \texttt{set} ja \texttt{unordered\_set}, mutta sama alkio voi esiintyä monta kertaa joukossa. Esimerkiksi seuraavassa koodissa kaikki luvun 5 kopiot lisätään joukkoon: \begin{lstlisting} multiset s; s.insert(5); s.insert(5); s.insert(5); cout << s.count(5) << "\n"; // 3 \end{lstlisting} Funktio \texttt{erase} poistaa kaikki alkion esiintymät \texttt{multiset}-rakenteessa: \begin{lstlisting} s.erase(5); cout << s.count(5) << "\n"; // 0 \end{lstlisting} Usein kuitenkin tulisi poistaa vain yksi esiintymä, mikä onnistuu näin: \begin{lstlisting} s.erase(s.find(5)); cout << s.count(5) << "\n"; // 2 \end{lstlisting} \section{Hakemisto} \index{hakemisto@hakemisto} \index{map@\texttt{map}} \index{unordered\_map@\texttt{unordered\_map}} \key{Hakemisto} on taulukon yleistys, joka sisältää kokoelman avain-arvo-pareja. Siinä missä taulukon avaimet ovat aina peräkkäiset kokonaisluvut $0,1,\ldots,n-1$, missä $n$ on taulukon koko, hakemiston avaimet voivat olla mitä tahansa tyyppiä eikä niiden tarvitse olla peräkkäin. C++ sisältää kaksi toteutusta hakemistolle samaan tapaan kuin joukolle. Rakenne \texttt{map} perustuu tasapainoiseen binääripuuhun ja sen alkioiden käsittely vie aikaa $O(\log n)$, kun taas rakenne \texttt{unordered\_map} perustuu hajautustauluun ja sen alkioiden käsittely vie keskimäärin aikaa $O(1)$. Seuraava koodi toteuttaa hakemiston, jossa avaimet ovat merkkijonoja ja arvot ovat kokonaislukuja: \begin{lstlisting} map m; m["apina"] = 4; m["banaani"] = 3; m["cembalo"] = 9; cout << m["banaani"] << "\n"; // 3 \end{lstlisting} Jos hakemistosta hakee avainta, jota ei ole siinä, avain lisätään hakemistoon automaattisesti oletusarvolla. Esimerkiksi seuraavassa koodissa hakemistoon ilmestyy avain ''aybabtu'', jonka arvona on 0: \begin{lstlisting} map m; cout << m["aybabtu"] << "\n"; // 0 \end{lstlisting} Funktiolla \texttt{count} voi tutkia, esiintyykö avain hakemistossa: \begin{lstlisting} if (m.count("aybabtu")) { cout << "avain on hakemistossa"; } \end{lstlisting} Seuraava koodi listaa hakemiston kaikki avaimet ja arvot: \begin{lstlisting} for (auto x : m) { cout << x.first << " " << x.second << "\n"; } \end{lstlisting} \section{Iteraattorit ja välit} \index{iteraattori@iteraattori} Monet C++:n standardikirjaston funktiot käsittelevät tietorakenteiden iteraattoreita ja niiden määrittelemiä välejä. \key{Iteraattori} on muuttuja, joka osoittaa tiettyyn tietorakenteen alkioon. Usein tarvittavat iteraattorit ovat \texttt{begin} ja \texttt{end}, jotka rajaavat välin, joka sisältää kaikki tietorakenteen alkiot. Iteraattori \texttt{begin} osoittaa tietorakenteen ensimmäiseen alkioon, kun taas iteraattori \texttt{end} osoittaa tietorakenteen viimeisen alkion jälkeiseen kohtaan. Tilanne on siis tällainen: \begin{center} \begin{tabular}{llllllllll} \{ & 3, & 4, & 6, & 8, & 12, & 13, & 14, & 17 & \} \\ & $\uparrow$ & & & & & & & & $\uparrow$ \\ & \multicolumn{3}{l}{\texttt{s.begin()}} & & & & & & \texttt{s.end()} \\ \end{tabular} \end{center} Huomaa epäsymmetria iteraattoreissa: \texttt{s.begin()} osoittaa tietorakenteen alkioon, kun taas \texttt{s.end()} osoittaa tietorakenteen ulkopuolelle. Iteraattoreiden rajaama joukon väli on siis \emph{puoliavoin}. \subsubsection{Välien käsittely} Iteraattoreita tarvitsee C++:n standardikirjaston funktioissa, jotka käsittelevät tietorakenteen välejä. Yleensä halutaan käsitellä tietorakenteiden kaikkia alkioita, jolloin funktiolle annetaan iteraattorit \texttt{begin} ja \texttt{end}. Esimerkiksi seuraava koodi järjestää vektorin funktiolla \texttt{sort}, kääntää sitten alkioiden järjestyksen funktiolla \texttt{reverse} ja sekoittaa lopuksi alkioiden järjestyksen funktiolla \texttt{random\_shuffle}. \index{sort@\texttt{sort}} \index{reverse@\texttt{reverse}} \index{random\_shuffle@\texttt{random\_shuffle}} \begin{lstlisting} sort(v.begin(), v.end()); reverse(v.begin(), v.end()); random_shuffle(v.begin(), v.end()); \end{lstlisting} Samoja funktioita voi myös käyttää tavallisen taulukon yhteydessä, jolloin iteraattorin sijasta annetaan osoitin taulukkoon: \begin{lstlisting} sort(t, t+n); reverse(t, t+n); random_shuffle(t, t+n); \end{lstlisting} \subsubsection{Joukon iteraattorit} Iteraattoreita tarvitsee usein joukon alkioiden käsittelyssä. Seuraava koodi määrittelee iteraattorin \texttt{it}, joka osoittaa joukon \texttt{s} alkuun: \begin{lstlisting} set::iterator it = s.begin(); \end{lstlisting} Koodin voi kirjoittaa myös lyhyemmin näin: \begin{lstlisting} auto it = s.begin(); \end{lstlisting} Iteraattoria vastaavaan joukon alkioon pääsee käsiksi \texttt{*}-merkinnällä. Esimerkiksi seuraava koodi tulostaa joukon ensimmäisen alkion: \begin{lstlisting} auto it = s.begin(); cout << *it << "\n"; \end{lstlisting} Iteraattoria pystyy liikuttamaan operaatioilla \texttt{++} (eteenpäin) ja \texttt{---} (taaksepäin). Tällöin iteraattori siirtyy seuraavaan tai edelliseen alkioon joukossa. Seuraava koodi tulostaa joukon kaikki alkiot: \begin{lstlisting} for (auto it = s.begin(); it != s.end(); it++) { cout << *it << "\n"; } \end{lstlisting} Seuraava koodi taas tulostaa joukon viimeisen alkion: \begin{lstlisting} auto it = s.end(); it--; cout << *it << "\n"; \end{lstlisting} % Iteraattoria täytyi liikuttaa askel taaksepäin, % koska se osoitti aluksi joukon viimeisen % alkion jälkeiseen kohtaan. Funktio $\texttt{find}(x)$ palauttaa iteraattorin joukon alkioon, jonka arvo on $x$. Poikkeuksena jos alkiota $x$ ei esiinny joukossa, iteraattoriksi tulee \texttt{end}. \begin{lstlisting} auto it = s.find(x); if (it == s.end()) cout << "x puuttuu joukosta"; \end{lstlisting} Funktio $\texttt{lower\_bound}(x)$ palauttaa iteraattorin joukon pienimpään alkioon, joka on ainakin yhtä suuri kuin $x$. Vastaavasti $\texttt{upper\_bound}(x)$ palauttaa iteraattorin pienimpään alkioon, joka on suurempi kuin $x$. Jos tällaisia alkioita ei ole joukossa, funktiot palauttavat arvon \texttt{end}. Näitä funktioita ei voi käyttää \texttt{unordered\_set}-rakenteessa, joka ei pidä yllä alkioiden järjestystä. \begin{samepage} Esimerkiksi seuraava koodi etsii joukosta alkion, joka on lähinnä lukua $x$: \begin{lstlisting} auto a = s.lower_bound(x); if (a == s.begin() && a == s.end()) { cout << "joukko on tyhjä\n"; } else if (a == s.begin()) { cout << *a << "\n"; } else if (a == s.end()) { a--; cout << *a << "\n"; } else { auto b = a; b--; if (x-*b < *a-x) cout << *b << "\n"; else cout << *a << "\n"; } \end{lstlisting} Koodi käy läpi mahdolliset tapaukset iteraattorin \texttt{a} avulla. Iteraattori osoittaa aluksi pienimpään alkioon, joka on ainakin yhtä suuri kuin $x$. Jos \texttt{a} on samaan aikaan \texttt{begin} ja \texttt{end}, joukko on tyhjä. Muuten jos \texttt{a} on \texttt{begin}, sen osoittama alkio on $x$:ää lähin alkio. Jos taas \texttt{a} on \texttt{end}, $x$:ää lähin alkio on joukon viimeinen alkio. Jos mikään edellisistä tapauksista ei päde, niin $x$:ää lähin alkio on joko $a$:n osoittama alkio tai sitä edellinen alkio. \end{samepage} \section{Muita tietorakenteita} \subsubsection{Bittijoukko} \index{bittijoukko@bittijoukko} \index{bitset@\texttt{bitset}} \key{Bittijoukko} (\texttt{bitset}) on taulukko, jonka jokaisen alkion arvo on 0 tai 1. Esimerkiksi seuraava koodi luo bittijoukon, jossa on 10 alkiota. \begin{lstlisting} bitset<10> s; s[2] = 1; s[5] = 1; s[6] = 1; s[8] = 1; cout << s[4] << "\n"; // 0 cout << s[5] << "\n"; // 1 \end{lstlisting} Bittijoukon etuna on, että se vie tavallista taulukkoa vähemmän muistia, koska jokainen alkio vie vain yhden bitin muistia. Esimerkiksi $n$ bitin tallentaminen \texttt{int}-taulukkona vie $32n$ bittiä tilaa, mutta bittijoukkona vain $n$ bittiä tilaa. Lisäksi bittijoukon sisältöä voi käsitellä tehokkaasti bittioperaatioilla, minkä ansiosta sillä voi tehostaa algoritmeja. Seuraava koodi näyttää toisen tavan bittijoukon luomiseen: \begin{lstlisting} bitset<10> s(string("0010011010")); cout << s[4] << "\n"; // 0 cout << s[5] << "\n"; // 1 \end{lstlisting} Funktio \texttt{count} palauttaa bittijoukon ykkösbittien määrän: \begin{lstlisting} bitset<10> s(string("0010011010")); cout << s.count() << "\n"; // 4 \end{lstlisting} Seuraava koodi näyttää esimerkkejä bittioperaatioiden käyttämisestä: \begin{lstlisting} bitset<10> a(string("0010110110")); bitset<10> b(string("1011011000")); cout << (a&b) << "\n"; // 0010010000 cout << (a|b) << "\n"; // 1011111110 cout << (a^b) << "\n"; // 1001101110 \end{lstlisting} \subsubsection{Pakka} \index{pakka@pakka} \index{deque@\texttt{deque}} \key{Pakka} (\texttt{deque}) on dynaaminen taulukko, jonka kokoa pystyy muuttamaan tehokkaasti sekä alku- että loppupäässä. Pakka sisältää vektorin tavoin funktiot \texttt{push\_back} ja \texttt{pop\_back}, mutta siinä on lisäksi myös funktiot \texttt{push\_front} ja \texttt{pop\_front}, jotka käsittelevät taulukon alkua. Seuraava koodi esittelee pakan käyttämistä: \begin{lstlisting} deque d; d.push_back(5); // [5] d.push_back(2); // [5,2] d.push_front(3); // [3,5,2] d.pop_back(); // [3,5] d.pop_front(); // [5] \end{lstlisting} Pakan sisäinen toteutus on monimutkaisempi kuin vektorissa, minkä vuoksi se on vektoria raskaampi rakenne. Kuitenkin lisäyksen ja poiston aikavaativuus on keskimäärin $O(1)$ molemmissa päissä. \subsubsection{Pino} \index{pino@pino} \index{stack@\texttt{stack}} \key{Pino} (\texttt{stack}) on tietorakenne, joka tarjoaa kaksi $O(1)$-aikaista operaatiota: alkion lisäys pinon päälle ja alkion poisto pinon päältä. Pinossa ei ole mahdollista käsitellä muita alkioita kuin pinon päällimmäistä alkiota. Seuraava koodi esittelee pinon käyttämistä: \begin{lstlisting} stack s; s.push(3); s.push(2); s.push(5); cout << s.top(); // 5 s.pop(); cout << s.top(); // 2 \end{lstlisting} \subsubsection{Jono} \index{jono@jono} \index{queue@\texttt{queue}} \key{Jono} (\texttt{queue}) on kuin pino, mutta alkion lisäys tapahtuu jonon loppuun ja alkion poisto tapahtuu jonon alusta. Jonossa on mahdollista käsitellä vain alussa ja lopussa olevaa alkiota. Seuraava koodi esittelee jonon käyttämistä: \begin{lstlisting} queue s; s.push(3); s.push(2); s.push(5); cout << s.front(); // 3 s.pop(); cout << s.front(); // 2 \end{lstlisting} % % Huomaa, että rakenteiden \texttt{stack} ja \texttt{queue} % sijasta voi aina käyttää rakenteita % \texttt{vector} ja \texttt{deque}, joilla voi % tehdä kaiken saman ja enemmän. % Kuitenkin \texttt{stack} ja \texttt{queue} ovat % kevyempiä ja hieman tehokkaampia rakenteita, % jos niiden operaatiot riittävät algoritmin toteuttamiseen. \subsubsection{Prioriteettijono} \index{prioriteettijono@prioriteettijono} \index{keko@keko} \index{priority\_queue@\texttt{priority\_queue}} \key{Prioriteettijono} (\texttt{priority\_queue}) pitää yllä joukkoa alkioista. Sen operaatiot ovat alkion lisäys ja jonon tyypistä riippuen joko pienimmän alkion haku ja poisto tai suurimman alkion haku ja poisto. Lisäyksen ja poiston aikavaativuus on $O(\log n)$ ja haun aikavaativuus on $O(1)$. Vaikka prioriteettijonon operaatiot pystyy toteuttamaan myös \texttt{set}-ra\-ken\-teel\-la, prioriteettijonon etuna on, että sen kekoon perustuva sisäinen toteutus on yksinkertaisempi kuin \texttt{set}-rakenteen tasapainoinen binääripuu, minkä vuoksi rakenne on kevyempi ja operaatiot ovat tehokkaampia. \begin{samepage} C++:n prioriteettijono toimii oletuksena niin, että alkiot ovat järjestyksessä suurimmasta pienimpään ja jonosta pystyy hakemaan ja poistamaan suurimman alkion. Seuraava koodi esittelee prioriteettijonon käyttämistä: \begin{lstlisting} priority_queue q; q.push(3); q.push(5); q.push(7); q.push(2); cout << q.top() << "\n"; // 7 q.pop(); cout << q.top() << "\n"; // 5 q.pop(); q.push(6); cout << q.top() << "\n"; // 6 q.pop(); \end{lstlisting} \end{samepage} Seuraava määrittely luo käänteisen prioriteettijonon, jossa jonosta pystyy hakemaan ja poistamaan pienimmän alkion: \begin{lstlisting} priority_queue,greater> q; \end{lstlisting} \section{Vertailu järjestämiseen} Monen tehtävän voi ratkaista tehokkaasti joko käyttäen sopivia tietorakenteita tai taulukon järjestämistä. Vaikka erilaiset ratkaisutavat olisivat kaikki periaatteessa tehokkaita, niissä voi olla käytännössä merkittäviä eroja. Tarkastellaan ongelmaa, jossa annettuna on kaksi listaa $A$ ja $B$, joista kummassakin on $n$ kokonaislukua. Tehtävänä on selvittää, moniko luku esiintyy kummassakin listassa. Esimerkiksi jos listat ovat \[A = [5,2,8,9,4] \hspace{10px} \textrm{ja} \hspace{10px} B = [3,2,9,5],\] niin vastaus on 3, koska luvut 2, 5 ja 9 esiintyvät kummassakin listassa. Suoraviivainen ratkaisu tehtävään on käydä läpi kaikki lukuparit ajassa $O(n^2)$, mutta seuraavaksi keskitymme tehokkaampiin ratkaisuihin. \subsubsection{Ratkaisu 1} Tallennetaan listan $A$ luvut joukkoon ja käydään sitten läpi listan $B$ luvut ja tarkistetaan jokaisesta, esiintyykö se myös listassa $A$. Joukon ansiosta on tehokasta tarkastaa, esiintyykö listan $B$ luku listassa $A$. Kun joukko toteutetaan \texttt{set}-rakenteella, algoritmin aikavaativuus on $O(n \log n)$. \subsubsection{Ratkaisu 2} Joukon ei tarvitse säilyttää lukuja järjestyksessä, joten \texttt{set}-ra\-ken\-teen sijasta voi käyttää myös \texttt{unordered\_set}-ra\-ken\-net\-ta. Tämä on helppo tapa parantaa algoritmin tehokkuutta, koska algoritmin toteutus säilyy samana ja vain tietorakenne vaihtuu. Uuden algoritmin aikavaativuus on $O(n)$. \subsubsection{Ratkaisu 3} Tietorakenteiden sijasta voimme käyttää järjestämistä. Järjestetään ensin listat $A$ ja $B$, minkä jälkeen yhteiset luvut voi löytää käymällä listat rinnakkain läpi. Järjestämisen aikavaativuus on $O(n \log n)$ ja läpikäynnin aikavaativuus on $O(n)$, joten kokonaisaikavaativuus on $O(n \log n)$. \subsubsection{Tehokkuusvertailu} Seuraavassa taulukossa on mittaustuloksia äskeisten algoritmien tehokkuudesta, kun $n$ vaihtelee ja listojen luvut ovat satunnaisia lukuja välillä $1 \ldots 10^9$: \begin{center} \begin{tabular}{rrrr} $n$ & ratkaisu 1 & ratkaisu 2 & ratkaisu 3 \\ \hline $10^6$ & $1{,}5$ s & $0{,}3$ s & $0{,}2$ s \\ $2 \cdot 10^6$ & $3{,}7$ s & $0{,}8$ s & $0{,}3$ s \\ $3 \cdot 10^6$ & $5{,}7$ s & $1{,}3$ s & $0{,}5$ s \\ $4 \cdot 10^6$ & $7{,}7$ s & $1{,}7$ s & $0{,}7$ s \\ $5 \cdot 10^6$ & $10{,}0$ s & $2{,}3$ s & $0{,}9$ s \\ \end{tabular} \end{center} Ratkaisut 1 ja 2 ovat muuten samanlaisia, mutta ratkaisu 1 käyttää \texttt{set}-rakennetta, kun taas ratkaisu 2 käyttää \texttt{unordered\_set}-rakennetta. Tässä tapauksessa tällä valinnalla on merkittävä vaikutus suoritusaikaan, koska ratkaisu 2 on 4–5 kertaa nopeampi kuin ratkaisu 1. Tehokkain ratkaisu on kuitenkin järjestämistä käyttävä ratkaisu 3, joka on vielä puolet nopeampi kuin ratkaisu 2. Kiinnostavaa on, että sekä ratkaisun 1 että ratkaisun 3 aikavaativuus on $O(n \log n)$, mutta siitä huolimatta ratkaisu 3 vie aikaa vain kymmenesosan. Tämän voi selittää sillä, että järjestäminen on kevyt operaatio ja se täytyy tehdä vain kerran ratkaisussa 3 algoritmin alussa, minkä jälkeen algoritmin loppuosa on lineaarinen. Ratkaisu 1 taas pitää yllä monimutkaista tasapainoista binääripuuta koko algoritmin ajan.