c++中的哈希集合unordered_set

什么是哈希集合（unordered_set）？

unordered_set 是 C++ 标准库中的一种容器，它基于 哈希表（Hash Table） 实现。它的特点是：

1. 元素唯一：不会存储重复的值

2. 快速查找：可以在平均 O(1) 的时间内判断一个元素是否存在于集合中

3. 无序：元素存储的顺序与插入顺序无关

unordered_set 非常适合用于需要快速查找和去重的场景

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unordered_set 的基本用法

要使用 unordered_set，需要包含头文件 <unordered_set>。以下是它的常用操作：

1. 定义和初始化

 #include <unordered_set>
 using namespace std;
 ​
 unordered_set<int> mySet; // 定义一个存储 int 类型的 unordered_set

2. 插入元素

使用 insert 方法向集合中插入元素：

 mySet.insert(10); // 插入元素 10
 mySet.insert(20); // 插入元素 20
 mySet.insert(30); // 插入元素 30

3. 查找元素

使用 find 方法查找元素是否存在于集合中：

 if (mySet.find(20) != mySet.end()) {
     cout << "20 存在于集合中" << endl;
 } else {
     cout << "20 不存在于集合中" << endl;
 }

• find 方法返回一个迭代器。如果元素存在，迭代器指向该元素；如果元素不存在，迭代器等于 mySet.end()

4. 删除元素

使用 erase 方法删除集合中的元素：

 mySet.erase(20); // 删除元素 20

5. 遍历集合

可以使用范围循环（C++11 及以上）或迭代器遍历集合：

 // 使用范围循环
 for (int num : mySet) {
     cout << num << " ";
 }
 ​
 // 使用迭代器
 for (auto it = mySet.begin(); it != mySet.end(); it++) {
     cout << *it << " ";
 }

6. 获取集合大小

使用 size 方法获取集合中元素的个数：

 cout << "集合大小: " << mySet.size() << endl;

7. 清空集合

使用 clear 方法清空集合：

 mySet.clear(); // 清空集合

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示例代码：统计相反数的对数

以下是使用 unordered_set 解决统计相反数对数问题的完整代码：

 #include <iostream>
 #include <unordered_set>
 using namespace std;
 ​
 int main() {
     int n;
     cin >> n;
     int a[500]; // 存储输入的整数
 ​
     for (int i = 0; i < n; i++) {
         cin >> a[i];
     }
 ​
     unordered_set<int> numSet; // 定义哈希集合
     int cnt = 0; // 计数器，记录相反数的对数
 ​
     for (int i = 0; i < n; i++) {
         // 检查当前数的相反数是否在集合中
         if (numSet.find(-a[i]) != numSet.end()) {
             cnt++; // 找到一对相反数
         }
         // 将当前数插入集合
         numSet.insert(a[i]);
     }
 ​
     cout << cnt;
     return 0;
 }

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代码解释：

1. 输入处理：

   • 读取整数 n，表示数组的长度

   • 读取 n 个整数并存储在数组 a 中

2. 哈希集合 numSet：

   • 用于存储已经遍历过的数

3. 查找相反数：

   • 遍历数组中的每个数 a[i]，检查 -a[i] 是否在集合中

   • 如果存在，则说明找到了一对相反数，计数器 cnt 加 1

4. 插入当前数：

   • 将当前数 a[i] 插入集合中，以便后续查找

5. 输出结果：

   • 输出找到的相反数的对数

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示例运行：

输入：

 5
 1 2 3 -1 -2

输出：

 2

解释：

• 1 和 -1 是一对相反数

• 2 和 -2 是一对相反数

• 总共有 2 对相反数

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unordered_set 的优点：

1. 快速查找：平均时间复杂度为 O(1)

2. 自动去重：集合中不会存储重复的元素

3. 简单易用：提供了丰富的接口，如 insert、find、erase 等

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注意事项：

1. 无序性：unordered_set 中的元素是无序的，如果需要有序集合，可以使用 set

2. 哈希冲突：虽然哈希表的平均时间复杂度是 O(1)，但在极端情况下（如大量哈希冲突），性能会下降

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总结：

• unordered_set 是一个基于哈希表的容器，适合用于快速查找和去重的场景

• 它的基本操作包括插入、查找、删除和遍历

• 在解决统计相反数对数的问题中，unordered_set 可以显著提高效率