前面我们已经学习了STL中底层为红黑树结构的一系列关联式容器------set/multiset 和 map/multimap(C++98).
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log2N,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.
map,set系列容器和unordered_map,unordered_set系列容器的区别
1.它们的底层结构是不一样的：
set/multiset 和 map/multimap它们的底层结构是红黑树 , 而unordered系列的------unordered_map/unordered_multimap, unordered_set/unordered_multiset它们的底层是哈希表.
unordered系列中, 带multi的和不带multi的区别也是允许键值重复出现和不允许重复出现的问题.
2.从名字上我们其实就能得出它们的第二个区别:
unordered是无序的意思, 所以map和set我们用迭代器遍历, 得到的是有序的序列, unordered系列去遍历的话, 得到的是无序的, 单从使用上来说最大的区别就是有没有序的问题.
3.map和set系列它们的迭代器是双向迭代器, 而unordered系列它们的迭代器是单向迭代器.
- unorder _ map 容器通过键访问单个元素的速度比 map 容器快, 尽管它们通过元素的子集进行范围迭代的效率通常较低.(和底层实现有关)
unordered_map和unordered_set的使用
单从使用来说, 这和set/multiset 和 map/multimap的使用用法基本一致, 常用的接口都差不多.
unordered_map的接口:
unordered_map的构造:
|---------------|------------------------|
| 函数声明 | 功能介绍 |
| unordered_map | 构造不同格式的unordered_map对象 |
unordered_map的容量:
|---------------------|------------------------|
| 函数声明 | 功能介绍 |
| bool empty() const | 检测unordered_map是否为空 |
| size_t size() const | 获取unordered_map的有效元素个数 |
unordered_map的迭代器:
|--------|-------------------------------------|
| 函数声明 | 功能介绍 |
| begin | 返回unordered_map第一个元素的迭代器 |
| 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 |
unordered_map的元素访问:
|--------------|----------------|
| 函数声明 | 功能介绍 |
| operator[] | 返回与key对应的value |
注意: 该函数中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, 如果key不在哈希桶中, 插入成功, 返回V(); 插入失败, 说明key已经在哈希桶中,
将key对应的value返回
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
unordered_map的修改:
|----------------------------|-------------|
| 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() | 清空容器中有效元素个数 |
| void swap(unordered_map&) | 交换两个容器中的元素 |
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 |
它的迭代器没有rbegin、rend, 因为它的迭代器是单向的，不支持反向遍历。
unordered_set的接口:
接口也都差不多,只是set系列的没有[]和at接口.
cpp
#include<set>
#include<unordered_set>
#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{
set<int> s1;
unordered_set<int> s2;
s1.insert(1);
s1.insert(5);
s1.insert(4);
s1.insert(3);
s1.insert(8);
for (set<int>::iterator it = s1.begin(); it != s1.end(); it++)
cout << *it << " ";
//
cout << endl;
//
s2.insert(1);
s2.insert(5);
s2.insert(4);
s2.insert(3);
s2.insert(8);
for (unordered_set<int>::iterator it = s2.begin(); it != s2.end(); it++)
cout << *it << " ";
return 0;
}
可以看到set按迭代器访问是有序 的, unordered_set按迭代器访问是按照插入顺序访问的, unordered_map也是一样.
set与unordered_set性能对比
cpp
void test2()
{
srand(time(nullptr));
size_t N = 1000000;
unordered_set<int> us;
set<int> s;
vector<int> v;
v.reserve(N);
for (size_t i = 0; i < N; i++)
{
v.push_back(rand()+i);//减少重复值
}
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;
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;
}
所以, 综合而言, unordered系列的效率是比较高的, 尤其是find的效率.
OJ例题
349. 两个数组的交集 - 力扣（LeetCode）
之前有用set的解法, 排序加去重可以解决, 现在可以用unordered_set, unordered_set虽然不能排序, 但是也是可以去重的, 首先我们先对两个数组进行去重, 然后, 我们遍历其中一个数组, 遍历的同时去依次判断当前元素在不在另一个数组中, 如果在就是交集。
350. 两个数组的交集 II - 力扣（LeetCode）
返回结果中每个元素出现的次数, 应与元素在两个数组中都出现的次数一致(如果在两数组中出现次数不一致,则考虑取较小值), 但是它没有要去输出结果中每个元素是唯一的。
统计次数, 判断有没有次数大于1的就行了:
884. 两句话中的不常见单词 - 力扣（LeetCode）
这道题其实可以求转化成两个字符串合并后, 只出现一次的单词.
