STL无序容器unordered_map、unordered_set

简介

很明显，这两个头文件分别是map、set头文件对应的unordered版本。 所以它们有一个重要的性质就是：

乱序
如何乱序

这个unorder暗示着，这两个头文件中类的底层实现----Hash。 也是因为如此，你才可以在声明这些unordered模版类的时候，传入一个自定义的哈希函数，准确的说是哈希函数子（hash function object）。

具有相同相同哈希值的元素被放在同一个桶（bucket）中。

为何乱序

在提供映射、集合功能的情况下，侧重于元素的快速获取。

用树结构（红黑树、二叉搜索树等）实现的map、set，在查找、获取、修改元素的时候，通常需要从根结点自上而下一次遍历树结构，因此时间复杂度为线性 ； 而通过哈希表实现， 只要哈希函数以及桶的大小选取得当，时间复杂度会是常数（只需要调用一次函数，并进行小幅度的查找）。

单向迭代器

哈希表的实现复杂了该容器上的双向遍历，似乎没有一种合适的方法能够做到高效快速。 因此，unorder版本的map和set只提供前向迭代器（非unorder版本提供双向迭代器）。

少了什么函数

lower_bound
upper_bound
普通版本的map和set，它们是有序容器，对每一个元素都能都能判断它应该在哪个之前、在哪个之后； 而该版本的容器则不一样，因为它们是乱序的，不能确定每个元素的先后顺序。 因此，容器没有足够的信息来计算这两个边界（然而元素的相等性比较依旧是可行的）。

多了什么函数

出于实现的概念，该版本的类模版必不可少的多了些特殊的函数。

桶相关（Bucket）

bucket_count ： 桶数量。
max_bucket_count ： 最大桶数量。
bucket_size ： 桶大小，即容量。
bucket ： 定位给定元素的桶位置。
哈希策略

load_factor ： 返回load factor，即容器当前元素数量与桶数量之比。
max_load_factor ： 返回或设置最大load factor。
rehash ： 设置桶的数量，并重新对元素进行哈希映射。
reserve ： 请求保留桶的数量至给定值。
注意到，没有函数能改变桶的容量，可能桶也是动态增长的。

Observers

hash_function : 返回哈希函数（在声明时作为参数传入，或默认的位于funtional头文件中的hash）。
key_eq : 返回key的相等性谓词，情况与hash_function相似。
-------------------------------------------------------------------------------------

C++ 11标准当中新增加了四个无序关联容器，分别是 
unordered_map 映射 
unordered_multimap 多重映射 
unordered_set 集合 
unordered_multiset 多重集合

与普通的map和set的基本功能一样，但是内部实现方式却完全不同。 
map与set的实现方式为红黑树 
unordered_map和unordered_set的实现方式为哈希函数，所以无序关联容器不会根据key值对存储的元素进行排序。

unordered_map

插入操作：

1. #include

2. using namespace std;

3. typedef pair pss;

4. int main()

5. {

6. ios::sync_with_stdio(false);

7.  

8. unordered_map u_map;

9. pss p1={"efg",2};

10.  

11. string s="abc";

12. u_map[s]++;//使用下标插入

13.  

14. u_map.insert(p1);//使用nsert函数插入一个pair

15.  

16. u_map.insert({{"www",2},{"wqwe",3}});//插入一个初始化列表

17.  
18.  

19. vector vp={{"wrrr",2},{"ttt",3}};

20.  

21. u_map.insert(vp.begin(),vp.end());//插入一个迭代器范围

22.  

23. for(auto x:u_map)

24. cout<

25. return 0;

26. }

查找与删除操作

查找函数：find

与其他容器当中的find方法相同，参数内容可以是迭代器，也可以是key值。 
返回内容为迭代器，如果查找内容不存在，则返回迭代器尾部。

1. unordered_map u_map;

2. vector vp={{"wrrr",2},{"ttt",3},{"www",3},{"qq",10}};

3. u_map.insert(vp.begin(),vp.end());

4. auto it=u_map.find("qq");

5. if(it!=u_map.end())

6. cout<first<<" "<second<

•  

删除函数：earse

与其他容器当中的erase方法相同，参数中内容可以是迭代器，也可以是key值。

1. unordered_map u_map;

2. vector vp={{"wrrr",2},{"ttt",3},{"www",3},{"qq",10}};

3. u_map.insert(vp.begin(),vp.end());

4.  

5. u_map.erase("www");//直接按照key值删除

6.  

7. for(auto x:u_map)

8. cout<

桶管理

由于无序关联容器的实现是基于hash函数，那么就需要解决冲突问题，解决冲突的办法比较常用有开放地址法和拉链法。在C++的unordered_map当中，采用的是”桶”的方法，也就是出现冲突的元素都存放在一个桶里。用拉链法的图来做个例子

在unordered_map当中所使用的哈希策略可以通过函数重载由用户自定义。

遍历每个桶，并输出桶中的元素

1. unordered_map u_map;

2. vector vp={{"wrrr",2},{"ttt",3},{"www",3},{"qq",10}};

3. u_map.insert(vp.begin(),vp.end());

4.  
5.  

6. for(auto i=0;i

7. {

8. for(auto it=u_map.begin(i);it!=u_map.end(i);it++)//迭代器中添加参数，选择桶的编号

9. {

10. cout<<"bucket: "<first<<" "<second<

11. }

12.  

13. }

如何查看要存入的内容经过hash函数处理以后的hash值？可以使用hash_function函数。

1. typedef unordered_map string_int_map

2. unordered_map u_map;

3. vector vp={{"wrrr",2},{"ttt",3},{"www",3},{"qq",10}};

4. u_map.insert(vp.begin(),vp.end());

5.  

6. string_int_map::hasher fn=u_map.hash_function();

7.  

8. for(auto it=vp.begin();it!=vp.end();it++)

9. {

10. cout<first<<"的哈希值是: "<first)<

11. }

自定义类型

在unordered_map当中对结构体或者是class进行操作需要重载==运算符，同时自定义hash函数。

1. #include

2. using namespace std;

3.  

4. struct node

5. {

6. string name;

7. int number;

8. node(){}

9. bool operator==(const node& n) const//重载==运算符

10. {

11. return name==n.name;

12. }

13. };

14.  

15. struct myhash//自定义hash函数

16. {

17. size_t operator()(const node &n) const

18. {

19. return n.name.size();//按照名字的长度当做hash值

20. }

21. };

22. int main()

23. {

24. ios::sync_with_stdio(false);

25.  

26. unordered_map u_map;

27.  

28. node n;

29. n.name="mike";

30. n.number=100;

31.  

32. u_map.insert({n,10});

33.  
34.  

35. return 0;

36. }

如果结构体或者类当中使用系统当中按照某个成员作为来取hash值的，可以进行如下操作 
例如定义了一个结构体，里面有num和res两个int型成员，现在我想把这个结构体存储到unordered_set当中，其中hash的值按照res的哈希函数来实现，又不想自己写，希望能用系统自带的对int处理的hash函数。

1. typedef unordered_set usi;

2.  

3. struct node

4. {

5. int num;

6. int res;

7. node(int n,int r){ num = n, res = r;}

8. bool operator==(const node& n) const//重载==运算符

9. {

10. return res==n.res;

11. }

12. };

13. struct myhash

14. {

15. size_t operator()(const node &n) const

16. {

17. usi::hasher fn= usi().hash_function();

18. //usi是一个unordered_set

19. //选取它的哈希函数作为我们定义结构体当中的哈希函数

20. return fn(n.res);//处理res值后返回即可

21. }

22. };

23. //声明的时候这样使用unordered_set

unordered_set的操作与性质与unordered_map大致类似。

在效率上，hash的操作时间复杂度是O(1)，但是在真实的情况下，需要对hash的函数进行详细的设计，否则效率和内存方面的开销会很大。