【 C++ 】unordered_map和unordered_set的介绍和使用

目录

1、unordered系列关联式容器

2、unordered_map

        unordered_map的介绍

        unordered_map的构造方式

        unordered_map的函数接口说明

      unordered_multimap

3、unordered_set

        unordered_set的介绍

        unordered_set的构造方式

        unordered_set的函数接口说明

      unordered_multiset

4、map/set与unordered_map/unordered_set的区别

        set/unordered_set的性能对比


1、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,在查询时效率可达到O(logN) ,即最差情况下需要比较红黑树的高度次,当树中的节点非常多时,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。下面就开始依次进行讲解。


2、unordered_map

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keys快速的索引到与其对应的value。
  • 2、在unordered_map中,键值通常用于惟一地标识元素,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<kye, 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_maps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的构造方式

  • 1、构造一个空容器:
unordered_map<string, int> mp1;
  • 2、拷贝构造一个容器:
unordered_map<string, int> mp2(mp1);
  • 3、使用迭代器区间构造一个容器:
unordered_map<string, int> mp2(mp1.begin(), mp1.end());

unordered_map的函数接口说明

  • 1、unordered_map的容量
函数声明 功能介绍
bool empty() const 检测是否为空
size_t size() const 获取有效元素个数
  • 2、unordered_map的迭代器
函数声明 功能介绍
begin 赶回unordered_map第一个元素的迭代器位置
end 返回unordered_map最后一个元素下一个位置的迭代器
cbegin 返回unordered_map第一个元素的const迭代器
cend 返回unordered_map最后一个元素下一个位置的const迭代器
  • 3、unordered_map的元素访问
函数声明 功能介绍
operator[ ] 返回与key对应的value,没有一个默认值

注意:针对于[ ]的重载,该函数实际调用哈希桶的插入操作,用参数key与V()构造一个默认值往底层哈希桶中插入,针对插入成功与否,有如下说明:

  1. 如果key不在哈希桶中,插入成功,返回V()。
  2. 若key已经在哈希桶中,插入失败,将key对应的value返回。

其实和map的[ ]运算符重载的规则没有啥区别。

  • 4、unordered_map的查询
函数声明 功能介绍
iterator find(const K& key) 返回key在哈希桶中的位置
size_t count(const K& key) 返回哈希桶中关键码为key的键值对的个数
<
<think>好的,用户想比较理解C++unordered_mapunordered_set的用法及区别。我需要先回顾这两个容器的基本概念它们的不同之处。根据之前提供的引用内容,记得unordered_map是键值对的哈希表,而unordered_set是唯一元素的哈希集合。它们的内部结构不同,一个是存储键值对,另一个只存储键。 首先,应该从定义用途入手。unordered_map用于需要通过键快速查找值的场景,而unordered_set用于需要快速判断元素是否存在的场景。接下来需要比较它们的头文件、初始化方式、常用操作,比如插入、查找、遍历等。 然后要讨论它们的区别,比如存储内容的不同,是否有序,内存占用,以及性能上的差异。比如,unordered_map的每个元素是pair,而set是单个值。同时,根据引用[4],它们的迭代器类型也不同,一个是单向,另一个可能也是单向?需要确认引用中的内容。引用[4]提到unordered_mapunordered_set使用单向迭代器,而mapset是双向的。这点要明确。 另外,要提到它们的共同点,比如都不排序,都是基于哈希表,查询效率O(1)等。需要引用相关的引用资料,比如引用[5]提到unordered_set基于哈希表,时间复杂度低,但内存消耗多。而unordered_map类似。 用户可能需要代码示例来理解用法。所以需要分别给出unordered_mapunordered_set的代码示例,比如如何插入元素、遍历、查找元素是否存在。根据引用[3]中的例子,可以改编成两个容器的示例,比如展示unordered_map如何存储键值对,set如何插入元素并检查存在性。 还要注意它们的API差异,比如unordered_map使用[]运算符来访问元素,而set没有这样的操作。查找时,map用find返回迭代器,而set的find也是返回迭代器,但元素是单个值。count方法在map中用来检查键是否存在,在set中检查元素是否存在,但通常返回0或1,因为元素唯一。 最后,总结它们的适用场景,比如当需要键值对存储时用unordered_map,当只需要存储唯一元素并快速判断存在性时用unordered_set。同时,比较它们与有序版本(mapset)的区别,比如是否有序、性能差异等,但用户的问题集中在unordered版本,所以重点在两者的对比。 需要确保回答结构清晰,分点说明用法、区别、代码示例,以及相关问题。可能需要检查引用是否正确,比如引用[4]提到它们的迭代器类型实现版本,这些都可以在区别部分引用。</think>### C++ unordered_map vs unordered_set 用法与区别详解 #### 一、核心概念与用途 1. **unordered_map** - 基于哈希表实现,存储$key-value$键值对,提供$O(1)$时间复杂度的查找效率[^4] - 适用于需要快速通过键访问对应值的场景,如缓存系统、词频统计等 2. **unordered_set** - 基于哈希表实现,存储**唯一**元素的集合,提供$O(1)$时间复杂度的成员存在性检查[^5] - 适用于去重操作、集合运算(如交集、并集)等场景 #### 二、代码用法对比 ##### 1. 基本操作示例 ```cpp #include <unordered_map> #include <unordered_set> // unordered_map 示例 void map_demo() { std::unordered_map<std::string, int> word_count; word_count["apple"] = 5; // 插入键值对 word_count.insert({"banana", 3}); if(word_count.find("apple") != word_count.end()) { // 查找键 std::cout << "Apple count: " << word_count["apple"]; // 输出值 } } // unordered_set 示例 void set_demo() { std::unordered_set<int> unique_nums; unique_nums.insert(42); // 插入元素 unique_nums.insert(42); // 重复插入无效 if(unique_nums.count(42) > 0) { // 检查元素存在性 std::cout << "42 exists"; } } ``` ##### 2. 遍历方式差异 ```cpp // unordered_map遍历键值对 for(auto& pair : word_count) { std::cout << pair.first << ": " << pair.second << std::endl; // 输出键值 } // unordered_set遍历元素 for(auto& num : unique_nums) { std::cout << num << std::endl; // 直接输出元素值 } ``` #### 三、核心区别总结 | 特性 | unordered_map | unordered_set | |---------------------|------------------------|------------------------| | **存储内容** | 键值对(pair) | 单个元素 | | **元素访问** | 支持[]运算符 | 无[]访问 | | **内存占用** | 较高(需存储键值对) | 较低 | | **典型操作** | find(key)/count(key) | find(value)/count(value) | | **迭代器解引用结果**| pair类型 | 直接元素值 | | **数据冗余** | 允许值重复,键唯一 | 元素完全唯一 | #### 四、选择依据 1. 需要建立**映射关系**时选择`unordered_map`(如电话簿) 2. 需要**快速存在性检查**时选择`unordered_set`(如敏感词过滤) 3. 需要保证元素有序时选择有序版本`map/set`(时间复杂度升至$O(\log n)$)[^4] #### 五、性能注意事项 - 两者插入/查找平均时间复杂度为$O(1)$,但最坏情况(哈希冲突严重)可能退化为$O(n)$ - 可通过`load_factor()``rehash()`优化哈希表性能[^3] - unordered系列容器遍历顺序不可预测,与插入顺序无关[^2]
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