C++ —— unordered_set、unordered_map的介绍及使用

目录

unordered系列关联式容器

unordered_set的介绍

unordered_set的使用

unordered_set的定义方式

unordered_set接口的使用

unordered_multiset

unordered_map的介绍

unordered_map的使用 

unordered_map的定义方式

unordered_map接口的使用 

unordered_multimap 

unordered系列关联式容器

在C++98中，STL提供了底层为红黑树结构的一系列关联式容器，在查询时的效率可达到O ( l o g N ) O(logN)O(logN)，即最差情况下需要比较红黑树的高度次，当树中的结点非常多时，查询效率也不理想。最好的查询是，进行很少的比较次数就能够将元素找到，因此在C++11中，STL又提供了4个unordered系列的关联式容器，这四个容器与红黑树结构的关联式容器使用方式基本类似，只是其底层结构不同。

unordered_set的介绍

1.unordered_set是不按特定顺序存储键值的关联式容器，其允许通过键值快速的索引到对应的元素。
2.在unordered_set中，元素的值同时也是唯一地标识它的key。
在内部，unordered_set中的元素没有按照任何特定的顺序排序，为了能在常数范围内找到指定的3.key，unordered_set将相同哈希值的键值放在相同的桶中。
4.unordered_set容器通过key访问单个元素要比set快，但它通常在遍历元素子集的范围迭代方面效率较低。
它的迭代器至少是前向迭代器。

unordered_set的使用

unordered_set的定义方式

方式一： 构造一个某类型的空容器。

unordered_set<int> us1; //构造int类型的空容器

方式二： 拷贝构造某同类型容器的复制品。

unordered_set<int> us2(us1); //拷贝构造同类型容器us1的复制品

方式三： 使用迭代器拷贝构造某一段内容。

string str("abcedf");
unordered_set<char> us3(str.begin(), str.end()); //构造string对象某段区间的复制品

定义unordered_set的一般方式如下：

#include <unordered_set>
#include <iostream>

int main() {
    // 定义一个存储int类型元素的unordered_set
    std::unordered_set<int> mySet;
    
    // 插入元素
    mySet.insert(1);
    mySet.insert(2);
    mySet.insert(3);

    // 打印元素
    for (const auto& elem : mySet) {
        std::cout << elem << " ";
    }

    return 0;
}

unordered_set接口的使用

unordered_set当中常用的成员函数如下：

​

unordered_set当中迭代器相关函数如下：

​ 

使用示例：

#include <iostream>
#include <unordered_set>

using namespace std;

int main() {
    unordered_set<int> us;

    // 插入元素（自动去重）
    us.insert(1);
    us.insert(4);
    us.insert(3);
    us.insert(3); // 重复元素，不会插入
    us.insert(2);
    us.insert(2); // 重复元素，不会插入
    us.insert(3); // 重复元素，不会插入

    // 遍历容器方式一（范围for）
    for (auto e : us) {
        cout << e << " ";
    }
    cout << endl; // 1 4 3 2（元素顺序可能会不同，因为是无序的）

    // 删除元素方式一
    us.erase(3); // 删除值为3的元素

    // 删除元素方式二
    unordered_set<int>::iterator pos = us.find(1); // 查找值为1的元素
    if (pos != us.end()) {
        us.erase(pos); // 删除找到的元素
    }

    // 遍历容器方式二（迭代器遍历）
    unordered_set<int>::iterator it = us.begin();
    while (it != us.end()) {
        cout << *it << " ";
        it++;
    }
    cout << endl; // 4 2（元素顺序可能会不同，因为是无序的）

    // 容器中值为2的元素个数
    cout << us.count(2) << endl; // 1

    // 容器大小
    cout << us.size() << endl; // 2

    // 清空容器
    us.clear();

    // 容器判空
    cout << us.empty() << endl; // 1（true）

    // 交换两个容器的数据
    unordered_set<int> tmp{11, 22, 33, 44};
    us.swap(tmp);
    for (auto e : us) {
        cout << e << " ";
    }
    cout << endl; // 11 22 33 44（元素顺序可能会不同，因为是无序的）

    return 0;
}

unordered_multiset

unordered_multiset容器与unordered_set容器的底层数据结构是一样的，都是哈希表，其次，它们所提供的成员函数的接口都是基本一致的，这里就不再列举了，这两种容器唯一的区别就是，unordered_multiset容器允许键值冗余，即unordered_multiset容器当中存储的元素是可以重复的。

#include <iostream>
#include <unordered_set>
using namespace std;

int main()
{
	unordered_multiset<int> ums;
	//插入元素（允许重复）
	ums.insert(1);
	ums.insert(4);
	ums.insert(3);
	ums.insert(3);
	ums.insert(2);
	ums.insert(2);
	ums.insert(3);
	for (auto e : ums)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl; //1 4 3 3 3 2 2
	return 0;
}

由于unordered_multiset容器允许键值冗余，因此该容器中成员函数find和count的意义与unordered_set容器中的也有所不同：

​ ​

unordered_map的介绍

1.unordered_map是存储<key, value>键值对的关联式容器，其允许通过key值快速的索引到与其对应是value。
2.在unordered_map中，键值通常用于唯一地标识元素，而映射值是一个对象，其内容与此键关联。键和映射值的类型可能不同。
3.在内部，unordered_map没有对<key, value>按照任何特定的顺序排序，为了能在常数范围内找到key所对应的value，unordered_map将相同哈希值的键值对放在相同的桶中。
4.unordered_map容器通过key访问单个元素要比map快，但它通常在遍历元素子集的范围迭代方面效率较低。
5.unordered_map实现了直接访问操作符（operator[ ]），它允许使用key作为参数直接访问value。
6.它的迭代器至少是前向迭代器。

unordered_map的使用 

unordered_map的定义方式

方式一： 指定key和value的类型构造一个空容器。

unordered_map<int, double> um1; //构造一个key为int类型，value为double类型的空容器

方式二： 拷贝构造某同类型容器的复制品。

unordered_map<int, double> um2(um1); //拷贝构造同类型容器um1的复制品

方式三： 使用迭代器拷贝构造某一段内容。

unordered_map<int, double> um3(um2.begin(), um2.end()); //使用迭代器拷贝构造um2容器某段区间的复制品

示例如下

#include <unordered_map>
#include <iostream>

int main() {
    // 定义一个键为string类型，值为int类型的unordered_map
    std::unordered_map<std::string, int> myMap;
    
    // 插入键值对
    myMap["one"] = 1;
    myMap["two"] = 2;
    myMap["three"] = 3;

    // 打印键值对
    for (const auto& pair : myMap) {
        std::cout << pair.first << ": " << pair.second << std::endl;
    }

    return 0;
}

unordered_map接口的使用 

unordered_map当中常用的成员函数如下：

​

除了上述的成员函数之外，unordered_map容器当中还实现了[ ]运算符重载函数，该重载函数的功能非常强大：[key]

1.若当前容器中已有键值为key的键值对，则返回该键值对value的引用。
2.若当前容器中没有键值为key的键值对，则先插入键值对<key, value()>，然后再返回该键值对中value的引用。
unordered_map当中迭代器相关函数如下：

​

示例如下：

#include <iostream>
#include <string>
#include <unordered_map>
using namespace std;

int main()
{
	unordered_map<int, string> um;
	//插入键值对方式一：构造匿名对象插入
	um.insert(pair<int, string>(1, "one"));
	um.insert(pair<int, string>(2, "two"));
	um.insert(pair<int, string>(3, "three"));
	//遍历方式一：范围for
	for (auto e : um)
	{
		cout << e.first << "->" << e.second << " ";
	}
	cout << endl; //1->one 2->two 3->three
	//插入键值对方式二：调用make_pair函数模板插入
	um.insert(make_pair(4, "four"));
	um.insert(make_pair(5, "five"));
	um.insert(make_pair(6, "six"));
	//遍历方式二：迭代器遍历
	unordered_map<int, string>::iterator it = um.begin();
	while (it != um.end())
	{
		cout << it->first << "->" << it->second << " ";
		it++;
	}
	cout << endl; //1->one 2->two 3->three 4->four 5->five 6->six
	//插入键值对方式三：利用[]运算符重载函数进行插入（常用）
	um[7] = "seven";
	um[8] = "eight";
	um[9] = "nine";
	for (auto e : um)
	{
		cout << e.first << "->" << e.second << " ";
	}
	cout << endl; //9->nine 1->one 2->two 3->three 4->four 5->five 6->six 7->seven 8->eight
	//删除键值对方式一：根据key值删除
	um.erase(5);
	//删除键值对方式二：根据迭代器删除
	unordered_map<int, string>::iterator pos = um.find(7); //查找键值为7的键值对
	if (pos != um.end())
	{
		um.erase(pos);
	}
	for (auto e : um)
	{
		cout << e.first << "->" << e.second << " ";
	}
	cout << endl; //9->nine 1->one 2->two 3->three 4->four 6->six 8->eight
	//修改键值对方式一：通过find获得迭代器，通过迭代器修改
	pos = um.find(1);
	if (pos != um.end())
	{
		pos->second = "one/first";
	}
	//修改键值对方式二：利用[]运算符重载函数进行修改（常用）
	um[2] = "two/second";
	for (auto e : um)
	{
		cout << e.first << "->" << e.second << " ";
	}
	cout << endl; //9->nine 1->one/first 2->two/second 3->three 4->four 6->six 8->eight
	//容器中key值为3的键值对的个数
	cout << um.count(3) << endl;
	//容器的大小
	cout << um.size() << endl;
	//清空容器
	um.clear();
	//容器判空
	cout << um.empty() << endl;
	//交换两个容器的数据
	unordered_map<int, string> tmp{ { 2021, "before" }, { 2022, "now" } };
	um.swap(tmp);
	for (auto e : um)
	{
		cout << e.first << "->" << e.second << " ";
	}
	cout << endl; //2021->before 2022->now
	return 0;
}

unordered_multimap 

unordered_multimap容器与unordered_map容器的底层数据结构是一样的，都是哈希表，其次，它们所提供的成员函数的接口都是基本一致的，这里就不再列举了，这两种容器唯一的区别就是，unordered_multimap容器允许键值冗余，即unordered_multimap容器当中存储的键值对的key值是可以重复的。

#include <iostream>
#include <string>
#include <unordered_map>
using namespace std;

int main()
{
	unordered_multimap<int, string> umm;
	//插入键值对（允许键值重复）
	umm.insert(make_pair(2022, "吃饭"));
	umm.insert(make_pair(2022, "睡觉"));
	umm.insert(make_pair(2022, "敲代码"));
	for (auto e : umm)
	{
		cout << e.first << "->" << e.second << " ";
	}
	cout << endl; //2022->吃饭 2022->睡觉 2022->敲代码
	return 0;
}

由于unordered_multimap容器允许键值对的键值冗余，因此该容器中成员函数find和count的意义与unordered_map容器中的也有所不同：

​ 

​ 

其次，由于unordered_multimap容器允许键值对的键值冗余，调用[ ]运算符重载函数时，应该返回键值为key的哪一个键值对的value的引用存在歧义，因此在unordered_multimap容器当中没有实现[ ]运算符重载函数。 

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