C++STL详解（六）unordered_set&unordered_map介绍
文章目录
- 前言
- 1.unordered系列关联式容器
- 2.unordered_set&unordered_map
-
- 介绍
- unordered_xxx 对比 set、map
- 性能比较
- unordered_multixxx
- 尾声
前言
其实unordered_set&unordered_map和set、map的使用基本没有啥区别，会用set、map就肯定会用unordered_set&unordered_map
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，在查询时的效率可达到 O ( l o g N ) O(logN) O(logN) ，即最差情况下需要比较红黑树的高度次，当树中的结点非常多时，查询效率也不理想。最好的查询是，进行常数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。
2.unordered_set&unordered_map
介绍
unordered_set 文档
unordered_map 文档
unordered_xxx 对比 set、map
| 容器 | 底层数据结构 | 是否有序 | 实现版本 | 效率 | 迭代器 |
|---|---|---|---|---|---|
| unordered_xxx | 哈希桶 | 遍历无序 | C++11 | O(1) | 单向迭代器 |
| map、set | 红黑树 | 遍历有序 | C++98 | O(logN) | 双向迭代器 |
总的来说，会用 set、map 就肯定会用 unordered_set 、unordered_map。
void test_set1()
{
unordered_set<int> s;
//set s;
s.insert(2);
s.insert(3);
s.insert(1);
s.insert(2);
s.insert(5);
//unordered_set::iterator it = s.begin();
auto it = s.begin(); // unordered_set 只有单向迭代器，也就是没有rbegin、reend等等
while (it != s.end())
{
cout << *it << " ";
++it;
}
cout << endl; // 2 3 1 5
for (auto e : s)
{
cout << e << " ";
}
cout << endl; // 2 3 1 5
}
set 的迭代器是双向迭代器，而 unordered_set 的是单向迭代器。
性能比较
一、有大量重复数据的情况
void test_op()
{
int n = 10000000;
vector<int> v;
v.reserve(n);
srand(time(0));
for (int i = 0; i < n; ++i)
{
v.push_back(rand()); // 重复多
}
size_t begin1 = clock();
set<int> s;
for (auto e : v)
{
s.insert(e);
}
size_t end1 = clock();
size_t begin2 = clock();
unordered_set<int> us;
for (auto e : v)
{
us.insert(e);
}
size_t end2 = clock();
cout << s.size() << endl;
cout << "set insert:" << end1 - begin1 << endl;
cout << "unordered_set insert:" << end2 - begin2 << endl;
}
注意：rand 生成的伪随机数范围是有限制的，最大也就是 RAND_MAX 。
此时大体可以看出unordered_set的效率比set效率高。
二、大量随机数据的情况
void test_op()
{
int n = 10000000;
vector<int> v;
v.reserve(n);
srand(time(0));
for (int i = 0; i < n; ++i)
{
v.push_back(rand() + i); // 重复少
}
size_t begin1 = clock();
set<int> s;
for (auto e : v)
{
s.insert(e);
}
size_t end1 = clock();
size_t begin2 = clock();
unordered_set<int> us;
for (auto e : v)
{
us.insert(e);
}
size_t end2 = clock();
cout << s.size() << endl;
cout << "set insert:" << end1 - begin1 << endl;
cout << "unordered_set insert:" << end2 - begin2 << endl;
}
对于插入，数据量过大之后，unordered_set 效率反而不如 set。
void test_op()
{
int n = 10000000;
vector<int> v;
v.reserve(n);
srand(time(0));
for (int i = 0; i < n; ++i)
{
//v.push_back(i);
v.push_back(rand()+i); // 重复少
//v.push_back(rand()); // 重复多
}
size_t begin1 = clock();
set<int> s;
for (auto e : v)
{
s.insert(e);
}
size_t end1 = clock();
size_t begin2 = clock();
unordered_set<int> us;
for (auto e : v)
{
us.insert(e);
}
size_t end2 = clock();
cout << s.size() << endl;
cout << "set insert:" << end1 - begin1 << endl;
cout << "unordered_set insert:" << end2 - begin2 << endl;
size_t begin3 = clock();
for (auto e : v)
{
s.find(e);
}
size_t end3 = clock();
size_t begin4 = clock();
for (auto e : v)
{
us.find(e);
}
size_t end4 = clock();
cout << "set find:" << end3 - begin3 << endl;
cout << "unordered_set find:" << end4 - begin4 << endl;
}
Debug版本下，unordered_set的插入、查找、删除的效率都是较高的。
而在release版本下，查找的效率都被优化到了O(1)，其实也不难理解。一个O(logN)一个O(1)
除非数据量及其大，不然是很难看出明显区别的。
void test_op()
{
int n = 10000000;
vector<int> v;
v.reserve(n);
srand(time(0));
for (int i = 0; i < n; ++i)
{
//v.push_back(i);
//v.push_back(rand()+i); // 重复少
//v.push_back(rand()); // 重复多
v.push_back(rand()*rand());
}
size_t begin1 = clock();
set<int> s;
for (auto e : v)
{
s.insert(e);
}
size_t end1 = clock();
size_t begin2 = clock();
unordered_set<int> us;
for (auto e : v)
{
us.insert(e);
}
size_t end2 = clock();
cout << s.size() << endl;
cout << "set insert:" << end1 - begin1 << endl;
cout << "unordered_set insert:" << end2 - begin2 << endl;
size_t begin3 = clock();
for (auto e : v)
{
s.find(e);
}
size_t end3 = clock();
size_t begin4 = clock();
for (auto e : v)
{
us.find(e);
}
size_t end4 = clock();
cout << "set find:" << end3 - begin3 << endl;
cout << "unordered_set find:" << end4 - begin4 << endl;
size_t begin5 = clock();
for (auto e : v)
{
s.erase(e);
}
size_t end5 = clock();
size_t begin6 = clock();
for (auto e : v)
{
us.erase(e);
}
size_t end6 = clock();
cout << "set erase:" << end5 - begin5 << endl;
cout << "unordered_set erase:" << end6 - begin6 << endl;
}
就 erase 而言，unordered_set 的效率也是要高一点的。
总的来说，unordered_xxx 的效率还是挺不错的，不过因为底层是哈希实现，在查找上的优势是更大的。
unordered_multixxx
multi版本是允许键值冗余，也就是可以存相同的元素。
#include | find | 介绍 |
|---|---|
| unordered_set | 返回键值为val的元素的迭代器 |
| unordered_multiset | 返回第一个找到的键值为val的元素的迭代器 |
| count | 介绍 |
|---|---|
| unordered_set | 键值为val的元素存在则返回1，不存在则返回0（find成员函数可替代） |
| unordered_multiset | 返回键值为val的元素个数（find成员函数不可替代） |
同样，unordered_multimap 的find、count也是类似的。
#include 注意：由于unordered_multimap容器允许键值对的键值冗余，调用operator[]时，应该返回键值为key的哪一个键值对的value的引用存在歧义，因此在unordered_multimap容器当中没有实现operator[]
尾声
写文不易，如果有帮助烦请点个赞~
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由于笔者水平有限，在今后的博文中难免会出现错误之处，本人非常希望您如果发现错误，恳请留言批评斧正，希望和大家一起学习，一起进步ヽ(￣ω￣(￣ω￣〃)ゝ，期待您的留言评论。
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