C++进阶--unordered_set、unordered_map的介绍和使用

一、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，在查询时效率可达到$lo{g}_{2}N$，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

二、unordered_set的介绍

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的标识它的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。

三、unordered_set的使用

3.1 unordered_set的定义方式

方式一：构造一个某类型的空容器。

unordered_set<int> s1;

方式二：拷贝构造某同类型容器的复制品

unordered_set<int> s2(s1);

方式三：使用迭代器拷贝构造某一段内容。

string str("abcdef");
unordered_set<char> s3(str.begin(),str.end());

3.2 unordered_set接口的使用

unordered_set当中常用的成员函数如下：

函数声明	功能介绍
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
empty()	判断容器是否为空
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

unordered_set当中迭代器相关函数如下：

函数声明	功能介绍
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

3.3 unordered_multiset

  unordered_multiset 容器与unordered_set容器的底层数据结构是一样的，都是哈希表，其次，它们所提供的成员函数的接口都是基本一致的，这两种容器的唯一区别就是，unordered_multiset容器允许键值冗余，即unordered_multiset容器当中存储的元素是可以重复的。
  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find	功能介绍
unordered_set容器	返回键值val的元素的迭代器
unordered_multiset容器	返回底层哈希表中第一个找到的键值为val的元素的迭代器

成员函数count	功能介绍
unordered_set容器	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容器	返回键值为val的元素个数（find成员函数不可替代）

四、unordered_map的介绍

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_maps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迭代器。

五、unordered_map的使用

5.1 unordered_map的定义方式

方式一：指定key和value的类型构造一个空容器

unordered_map<string, int> m1;

方式二：拷贝构造某同类型容器的复制品

unordered_map<string, int> m2(m1);

方式三：使用迭代器拷贝构造某一段内容

unordered_map<string, int> m3(m2.begin(),m2.end());

5.2 unordered_map接口的使用

unordered_map当中常用的成员函数如下：

函数声明	功能介绍
insert()	插入键值对
erase()	删除指定key值得键值对
find()	查找指定key值得键值对
size()	获取容器中元素的个数
empty()	判断容器是否为空
clear	清空容器
swap()	交换两个容器中的数据
count	获取容器中指定key值的元素个数

除了上述的成员函数之外，unordered_map容器当中还实现了[ ]运算符重载函数，该重载函数的功能非常强大：

• 若当前容器中已有键值为key的键值对，则返回该键值对value的引用
• 若当前容器中没有键值对key的键值对，则先插入键值对，然后再返回该键值对中value的引用

unordered_map当中迭代器相关函数如下：

成员函数	功能介绍
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

5.3 unordered_multimap

  unordered_multimap容器与unordered_map容器的底层数据结构是一样的，都是哈希表，其次，它们所提供的成员函数的接口都是基本一致的，这两种容器唯一的区别就是，unordered_multimao容器允许键值冗余，即unordered_multimap容器当中存储的键值对的key值是可以重复的。
  由于unordered_multimap容器允许键值对的键值冗余，因此该容器中成员函数find和count的意义与unordered_map容器中的也有所不同：

成员函数find	功能介绍
unordered_map容器	返回键值为key的键值对的迭代器
unordered_multimap容器	返回底层哈希表中第一个找到的键值为key的键值对的迭代器

成员函数count	功能介绍
unordered_map容器	键值为key的键值对存在则返回1，不存在则返回0（find成员函数可替代）
unordered_multimap容器	返回键值为key的键值对个数（find成员函数不可替代）

其次，由于unordered_multimap容器允许键值对冗余，调用[ ]运算符重载函数时，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[ ]运算符重载函数

六、完整代码

6.1 test.cpp

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1

#include 
#include
#include
#include
using namespace std;

void test_unordered_set1()
{
	unordered_set<int> s;
	s.insert(1);
	s.insert(3);
	s.insert(2);
	s.insert(7);
	s.insert(2);

	unordered_set<int>::iterator it = s.begin();
	while (it != s.end())
	{
		cout << *it << " ";
		++it;
	}
	cout << endl;

	for (auto e : s)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;
}

void test_unordered_map1()
{
	string arr[] = { "苹果", "西瓜", "苹果", "西瓜", "苹果", "苹果", "西瓜",
	"苹果", "香蕉", "苹果", "香蕉" };
	unordered_map<string, int> countMap;
	
	for (auto& e : arr)
	{
		countMap[e]++;
	}

	for (auto& kv : countMap)
	{
		cout << kv.first << ":" << kv.second << endl;
	}
}


int main()
{
	test_unordered_set1();
	test_unordered_map1();

	return 0;
}