13、STL中的unordered_set使用方法

一、了解

unordered_set是一个无序关联容器，其内部基于哈希表实现。核心特性是 唯一性、无序性 和 快速查找。

• 核心特性
  • 元素的唯一性
    • 与 std::set 类似，不允许多个相同元素（需唯一性确保的容器）。
  • 无序存储
    • 元素不按特定顺序排列，存储顺序由哈希函数决定。
  • 底层实现
    • 基于哈希表，查找、插入、删除的平均时间复杂度为 O(1)（最坏情况 O(n)）。
  • 哈希依赖
    • 需要为键类型提供哈希函数（内置类型自动支持，自定义类型需手动定义）。
    • 不可修改值
      • 如果修改值，会影响哈希。

• 常见问题

• 1、如何处理 std::unordered_set 中的冲突？

  • 链地址法处理哈希冲突。可以看一下我之前写的unordered_map文章。如何处理冲突的部分当两个元素的哈希值相同并映射到同一存储位置时，这些元素会被存储在同一存储桶中的链表里。查找元素时，首先计算其哈希值，然后遍历对应存储桶中的链表。

• 2、unordered_set的迭代器是什么类型？如何避免哈希表影响？

  • 支持前向遍历（只能使用 + + 操作，不能使用 - - 操作）。
  • 可以使用调整负载因子，可以通过 max_load_factor() 调整负载因子，以减少扩容的频率。
    如果知道元素的大致数量，可以提前分配足够的桶，避免频繁扩容。使用 reserve() 预分配桶的数量。或者使用 std::set 替代。

• unordered_set使用的头文件

#include <unordered_set>

二、初始化

unordered_set<typename> name;//默认哈希函数构造

• 例子

std::unordered_set<int> us1;                // 默认构造
std::unordered_set<std::string> us2 = {"apple", "banana", "cherry"};

三、自定义哈希构造

• 对于自定义类型，需提供 哈希函数 和 键相等比较 的规则：

struct Person {
    std::string name;
    int age;
};

// 自定义哈希函数（需进入 std 命名空间特例化）
namespace std {
template <>
struct hash<Person> {
    size_t operator()(const Person& p) const {
        return hash<string>()(p.name) ^ hash<int>()(p.age);
    }
};
} // namespace std

// 特例化相等运算符
bool operator==(const Person& a, const Person& b) {
    return a.name == b.name && a.age == b.age;
}

// 使用自定义类型的 unordered_set
std::unordered_set<Person> people;
people.insert({"Alice", 25});
people.insert({"Bob", 30});

三、常用函数

1、总结

2、例子

2.1、插入操作

• insert(key)
  • 插入元素

int main() {
    unordered_set<int>set1{1,2,3,4};
    set1.insert(5);
    for(auto i:set1){
        cout<<i<<" ";//5 4 3 2 1
    }
}

• insert(pos , key)
  • 在pos插入key

int main() {
    unordered_set<int>set1{1,2,3,4};
    set1.insert(set1.begin(),{5});
    for(auto i:set1){
        cout<<i<<" ";//5 4 3 2 1
    }
}

• inserrt(other_first , other_end )
  • 插入另一个unordered_set的范围

int main() {
    unordered_set<int>set1{1,2,3,4};
    unordered_set<int>set2{5,6};
    set1.insert(set2.begin(),set2.end());
    for(auto i:set1){
        cout<<i<<" ";//5 6 4 3 2 1
    }
}

2.2、删除操作

• erase(pos)
  • 删除pos的值

int main() {
    unordered_set<int>set1{1,2,4};
    set1.erase(set1.begin());

    for(auto i:set1){
        cout<<i<<" ";// 2 1
    }
}

• erase(key)
  • 删除key

int main() {
    unordered_set<int>set1{1,2,4};
    set1.erase(1);

    for(auto i:set1){
        cout<<i<<" ";//4 2
    }
}

• erase(first , end )
  • 删除这个范围内的值

int main() {
    unordered_set<int>set1{1,2,4};
    set1.erase(set1.begin(),set1.end());

    for(auto i:set1){
        cout<<i<<" ";//
    }
}

2.3、访问操作

• 迭代器访问
  • begin：返回第一个
  • end：返回最后一个的后一位

int main() {
    unordered_set<int>set1{1,2,4};
    auto i = set1.begin();
    auto j = set1.end();
    cout<<*i<<endl;//1
    cout<<*j<<endl;//这个值无法得到
   
}

2.4、交换操作

• swap(other_unordered_set)
  • 交换2个unordered_set

int main() {
    unordered_set<int>set1{1,2,3,4};
    unordered_set<int>set2{5,6};
    set1.swap(set2);
    for(auto i:set1){
        cout<<i<<" ";//6 5
    }
}

2.5、查找操作

• find(key)
  • 返回key位置的迭代器，没找到返回end()迭代器

int main() {
    unordered_set<int>set1{1,2,4};
    auto i = set1.find(1);
    cout<<*i<<endl;//1
}

• count(key)
  • 返回key的个数

int main() {
    unordered_set<int>set1{1,2,3,4};
    int num = set1.count(1);
    cout<<num<<endl;//1
    
}

2.6、容量操作

• size()
  • 返回元素个数

int main() {
    unordered_set<int>set1{1,2,3,4};
    int num = set1.size();
    cout<<num<<endl;//4
}

• empty()
  • 检查容器是否为空

int main() {
    unordered_set<int>set1{1,2,3,4};
    
    if(set1.empty()==0){
        cout<<"set1是有值的"<<endl;//set1是有值的
    }else{
        cout<<"set1是无值的"<<endl;
    }
    
}

2.7、清空操作

• clear()
  • 清空所有元素

int main() {
    unordered_set<int>set1{1,2,3,4};
    set1.clear();
    for(auto i:set1){
        cout<<i<<" ";//
    }
}

2.8、哈希操作（这里的s是unordered_set的一个节点来算的）

• bucket_count()
  • 返回哈希表中桶（Bucket）的总数

s.bucket_count();//返回

• load_factor()
  • 返回平均每个桶存放的元素数量（负载因子）

s.load_factor();//返回

• rehash(n)
  • 设置哈希表的桶数为 n，优化性能

s.rehash(100);//哈希表桶设置为100

• max_load_factor()
  • 调整负载因子

s.max_load_facotr(0.75)//负载因子设置为0.75