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。
- 1、unordered_set是不按特定顺序存储键值的关联式容器,其允许通过键值快速的索引到对应的元素。
- 2、在unordered_set中,元素的值同时也是唯一地标识它的key。
- 3、在内部,unordered_set中的元素没有按照任何特定的顺序排序,为了能在常数范围内找到指定的key,unordered_set将相同哈希值的键值放在相同的桶中。
- 4、unordered_set容器通过key访问单个元素要比set快,但它通常在遍历元素子集的范围迭代方面效率较低。
- 5、它的迭代器至少是前向迭代器。(单向迭代器)
- 1、构造一个空容器
unordered_set<int> s1;
- 2、拷贝构造一个容器
unordered_set<int> s2(s1);
- 3、使用迭代器构造一段区间
string str("string"); unordered_set<string> s3(str.begin(), str.end());
成员函数 功能说明 begin 获取容器中第一个元素的正向迭代器 end 获取容器中最后一个元素下一个位置的正向迭代器 insert 插入指定元素 erase 删除指定元素 find 查找指定元素 size 获取容器中元素的个数 clear 清空容器 swap 交换两个容器中的数据 count 获取容器中指定元素值的元素个数 示例:
void test_unordered_set2() { unordered_set<int> us; //插入元素(去重) us.insert(1); us.insert(12); us.insert(6); us.insert(23); us.insert(3); us.insert(6); us.insert(0); //遍历容器方式一(范围for) for (auto e : us) { cout << e << " "; // 1 12 6 23 3 0 } cout << endl; //删除元素方式一 us.erase(3); //删除元素方式二 unordered_set<int>::iterator pos = us.find(1); //查找值为1的元素 if (pos != us.end()) { us.erase(pos); } //遍历容器方式二(迭代器遍历) unordered_set<int>::iterator it = us.begin(); while (it != us.end()) { cout << *it << " "; // 12 6 23 0 it++; } cout << endl; //容器中值为2的元素个数 cout << us.count(2) << endl; //0 //容器大小 cout << us.size() << endl; //4 //清空容器 us.clear(); //容器判空 cout << us.empty() << endl; //1 //交换两个容器的数据 unordered_set<int> tmp{1, 2, 3, 4,}; us.swap(tmp); for (auto e : us) { cout << e << " ";//1 2 3 4 } cout << endl; }
unordered_multiset和unordered_set的底层都是用哈希表来实现的,所提供的成员函数和unordered_set无显著差异,唯一的区别在于unordered_multiset允许键值冗余,即key值可以是一样的,但是unordered_set不允许。对比如下:
由于unordered_multiset容器允许键值冗余,因此该容器中成员函数find和count的意义与unordered_set容器中的也有所不同:
成员函数count 功能说明 unordered_set对象 值为key的元素存在则返回1,不存在则返回0 unordered_multiset对象 返回键值为key的元素的个数
成员函数ind 功能说明 unordered_set对象 返回值为key的元素的迭代器位置 unordered_multiset对象 返回底层哈希表中的第一个值为key的元素的迭代器
- 1、unordered_map是存储
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
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_map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(单向)迭代器。
- 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());
- 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:
- 如果key不在哈希桶中,插入成功,返回V()。
- 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 **注意:**unordered_map中key是不能重复的,因此count函数的返回值最大为1。
- 5、unordered_map的修改操作
函数声明 功能介绍 insert 向容器中插入键值对 erase 删除容器中的键值对 void clear 清空容器中的有效元素个数 void swap(unordered map&) 交换两个容器中的元素
- 6、unordered_map的桶操作
函数声明 功能介绍 size_t bucket_count() const 返回哈希桶中桶的总个数 size_t bucket_size(size_t n) const 返回n号桶中有效元素的总个数 size_t bucket(const K& key) 返回元素key所在的桶号 示例:
void test_unordered_map3() { unordered_map<string, string> mp; /*insert插入*/ //1:借助pair构造函数 pair<string, string> kv("string", "字符串"); mp.insert(kv); //2:借助pair构造匿名对象插入 mp.insert(pair<string, string>("blue", "蓝色")); //3:调用make_pair函数模板插入 mp.insert(make_pair("sky", "天空")); //4:使用[]运算符重载函数进行插入 mp["快乐"] = "happy"; //5:使用{} mp.insert({ "左边", "left"}); /*遍历*/ //1:迭代器遍历 unordered_map<string, string>::iterator it = mp.begin(); while (it != mp.end()) { cout << it->first << ":" << it->second << " "; it++; } cout << endl; // string:字符串 blue:蓝色 sky:天空 happy:快乐 left:左边 //2:范围for for (auto e : mp) { cout << e.first << ":" << e.second << " "; } cout << endl; // string:字符串 blue:蓝色 sky:天空 happy:快乐 left:左边 /*删除*/ //1:根据key删除 mp.erase("string"); //2:根据迭代器位置删除 unordered_map<string, string>::iterator pos = mp.find("sky"); if (pos != mp.end()) { mp.erase(pos); } for (auto e : mp) { cout << e.first << ":" << e.second << " "; } cout << endl; // blue:蓝色 happy:快乐 左边:left /*修改*/ //1:通过迭代器位置修改 pos = mp.find("快乐"); if (pos != mp.end()) { pos->second = "ikun"; } //2:通过[]修改 mp["左边"] = "小黑子"; for (auto e : mp) { cout << e.first << ":" << e.second << " "; } cout << endl; // blue:蓝色 快乐:ikun 左边:小黑子 /*交换*/ unordered_map<string, string> tmp{ { "2023", "年"}, {"4", "月"}, {"3", "日"}}; mp.swap(tmp); for (auto e : mp) { cout << e.first << e.second << " "; } cout << endl; //2023年4月3日 }
unordered_multimap和unordered_map的底层都是用哈希表来实现的,所提供的成员函数和unordered_map无显著差异,唯一的区别在于unordered_multimap允许键值冗余,即key值可以是一样的,但是unordered_map不允许。对比如下:
unordered_multimap允许键值冗余,这也就导致其内部的find和count函数和unordered_map中的有所区别,如下:
成员函数count 功能说明 unordered_map对象 值为key的元素存在则返回1,不存在则返回0 unordered_multimap对象 返回键值为key的元素的个数
成员函数find 功能说明 unordered_map对象 返回值为key的元素的迭代器位置 unordered_multimap对象 返回底层哈希表中的第一个值为key的元素的迭代器
下面将从如下几个角度进行对比:
unordered_map / unordered_set map / set 底层数据结构 哈希表/散列表 红黑树 是否有序 无序 有序 查找的效率 O(1) O(logN) 迭代器类型 单向迭代器 双向迭代器 头文件 #include
#include#include < map >
#include < set >
因map与unordered_map容器的差别和set与unordered_set容器的差别类似,所以下面我们就以set和unordered_set测试为例,来测试插入、删除、查找的效率
void test_speed() { const size_t N = 1000000; unordered_set<int> us; set<int> s; vector<int> v; v.reserve(N); srand((unsigned int)time(0)); for (size_t i = 0; i < N; ++i) { //v.push_back(rand()); //v.push_back(rand()+i); v.push_back(i); } size_t begin1 = clock(); for (auto e : v) { s.insert(e); } size_t end1 = clock(); cout << "set insert:" << end1 - begin1 << endl; size_t begin2 = clock(); for (auto e : v) { us.insert(e); } size_t end2 = clock(); cout << "unordered_set insert:" << end2 - begin2 << endl; size_t begin3 = clock(); for (auto e : v) { s.find(e); } size_t end3 = clock(); cout << "set find:" << end3 - begin3 << endl; size_t begin4 = clock(); for (auto e : v) { us.find(e); } size_t end4 = clock(); cout << "unordered_set find:" << end4 - begin4 << endl; cout << s.size() << endl; cout << us.size() << endl; size_t begin5 = clock(); for (auto e : v) { s.erase(e); } size_t end5 = clock(); cout << "set erase:" << end5 - begin5 << endl; size_t begin6 = clock(); for (auto e : v) { us.erase(e); } size_t end6 = clock(); cout << "unordered_set erase:" << end6 - begin6 << endl; }
总结:当测试数据量较少时,二者差距不大,数据量较大时,用unordered_系列更优。