unordered_map 和 unordered_set 的异同

unordered_map 和 unordered_set 都是 C++ 标准库中的哈希表容器，它们都存储元素并通过哈希函数来优化查找、插入和删除操作。但它们之间有一些重要的区别，下面详细解释：

1. 数据结构类型的不同

• unordered_map：是一个 关联容器，它存储键值对（key-value pair）。每个元素由键（key）和值（value）组成，键是唯一的，可以通过键快速查找对应的值。
  • 语法：unordered_map<KeyType, ValueType>
• unordered_set：是一个 集合容器，它只存储键（key），不存储值。集合中的每个元素都是唯一的，且通过哈希值来进行查找。
  • 语法：unordered_set<ElementType>

2. 存储元素的方式

• unordered_map：存储的是 键值对。每个元素是一个包含键和值的 pair，键值对的形式是 pair<const KeyType, ValueType>。查找时通过键（key）来获取对应的值（value）。

  unordered_map<string, int> map;
  map["apple"] = 5;  // 键 "apple"，值 5
  map["banana"] = 3; // 键 "banana"，值 3
  

• unordered_set：存储的是 单独的键，不包含值。每个元素仅由一个键组成，集合中的元素是唯一的。

  unordered_set<string> set;
  set.insert("apple");  // 元素 "apple"
  set.insert("banana"); // 元素 "banana"
  

3. 用途不同

• unordered_map：当你需要存储一组关联的键值对，并且想通过键快速查找对应的值时，使用 unordered_map。
• unordered_set：当你只关心元素是否存在，而不关心元素的具体值时，使用 unordered_set。例如，你可以用它来存储不重复的元素，并进行集合操作（如求交集、并集等）。

4. 查找与访问

• unordered_map：通过 键 查找 值。可以使用 map[key] 访问或修改值，也可以使用 find() 来查找键是否存在。

  unordered_map<string, int> map;
  map["apple"] = 5;
  cout << map["apple"]; // 输出 5
  
  // 查找元素
  auto it = map.find("banana");
  if (it != map.end()) {
      cout << it->second;  // 输出对应的值
  }
  

• unordered_set：通过 键 查找 是否存在。可以使用 find() 或 count() 来检查某个元素是否在集合中。

  unordered_set<string> set;
  set.insert("apple");
  
  // 查找元素
  if (set.find("apple") != set.end()) {
      cout << "Found apple!";
  }
  

5. 常用操作

• unordered_map：
  • insert(): 插入一个键值对。
  • find(): 查找键并返回对应的迭代器。
  • operator[]: 通过键访问或修改对应的值。
  • erase(): 删除指定键的元素。
• unordered_set：
  • insert(): 插入一个元素。
  • find(): 查找元素并返回对应的迭代器。
  • count(): 检查元素是否存在。
  • erase(): 删除指定元素。

6. 存储和访问时间复杂度

• unordered_map 和 unordered_set 都基于哈希表实现，因此它们的 插入、删除、查找 的平均时间复杂度都是 O(1)。不过，在最坏情况下（哈希冲突非常严重时），这些操作的时间复杂度可能退化到 O(n)。

7. 内存使用

• unordered_map：每个元素包含一个键和一个值，因此它的内存开销会比 unordered_set 大。
• unordered_set：只存储键，因此内存开销比 unordered_map 小。

8. 迭代顺序

• unordered_map 和 unordered_set 都不保证元素的顺序。它们内部使用哈希表存储元素，哈希表并不维护插入顺序或任何特定的顺序。因此，遍历 unordered_map 或 unordered_set 时，元素的顺序是不可预测的。

9. 使用场景举例

• unordered_map：
  • 用于存储频率计数：例如，统计每个单词在文本中出现的次数。
  • 用于存储配置项：例如，查找配置信息。
• unordered_set：
  • 用于去重：例如，查找一个数组中的唯一元素。
  • 用于集合运算：例如，检查两个集合的交集。

示例代码：

unordered_map 示例：

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

int main() {
    unordered_map<string, int> map;
    map["apple"] = 5;
    map["banana"] = 3;
    map["cherry"] = 7;

    // 查找
    if (map.find("banana") != map.end()) {
        cout << "Found banana, count: " << map["banana"] << endl;
    }

    // 修改
    map["banana"] = 10;

    // 遍历
    for (const auto& entry : map) {
        cout << entry.first << ": " << entry.second << endl;
    }
    return 0;
}

unordered_set 示例：

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

int main() {
    unordered_set<string> set;
    set.insert("apple");
    set.insert("banana");
    set.insert("cherry");

    // 查找
    if (set.find("banana") != set.end()) {
        cout << "Found banana!" << endl;
    }

    // 删除
    set.erase("banana");

    // 遍历
    for (const auto& elem : set) {
        cout << elem << endl;
    }
    return 0;
}

总结：

• unordered_map：存储 键值对，通过 键 查找 值，适用于需要通过键访问值的场景。
• unordered_set：存储 单个键，适用于需要存储不重复的元素，并检查其是否存在的场景。