【C++】【数据结构】【API列表】标准库数据结构

标准库数据结构

unordered_set

头文件：#include <unordered_set>​

特性：

• 唯一性：所有元素唯一，重复插入无效
• 无序性：元素存储顺序不固定
• 自定义类型：若存储自定义类型需提供哈希函数和相等比较器

成员函数：

基本操作函数

1. 构造函数

   • unordered_set<T>()：创建空容器
   • unordered_set<T>(initializer_list)：通过初始化列表构造（如 {1, 2, 3}）
   • unordered_set<T>(size_type n)：指定初始桶数量构造

2. 插入元素

   • insert(const T& value)：插入单个元素（若已存在则不插入）
   • insert(initializer_list)：插入多个元素
   • emplace(args...)：原地构造元素插入，效率高于insert

查找与统计

1. 查找元素

   • find(const T& key)：返回指向元素的迭代器，若未找到则返回end()
   • count(const T& key)：返回元素存在次数（0或1）

2. 范围查找

   • equal_range(key)：返回包含匹配元素的迭代器范围（pair<iterator, iterator>）

删除元素

• erase(const T& key)：删除指定元素
• erase(iterator pos)：通过迭代器删除指定位置元素
• clear()：清空所有元素

容量与状态

• size()：返回当前元素数量
• empty()：判断容器是否为空
• max_size()：返回容器最大可能容纳元素数量
• load_factor()：返回当前负载因子（元素数/桶数）
• max_load_factor()：获取或设置最大负载因子阈值

哈希与桶管理

1. 哈希函数

   • hash_function()：返回容器使用的哈希函数对象

2. 桶操作

   • bucket_count()：返回当前桶的总数
   • bucket(key)：返回元素所在的桶编号
   • bucket_size(n)：返回第n个桶中的元素数量
   • rehash(n)：调整桶数量为n并重新分布元素
   • reserve(n)：预分配至少容纳n个元素的桶

迭代器相关

• begin() / end()：正向迭代器，用于遍历元素
• cbegin() / cend()：常量正向迭代器

unordered_map<K, V>

头文件：#include <unordered_map>​

特性：

• 键唯一性：每个键唯一，重复插入会覆盖旧值
• 无序性：元素存储顺序由哈希函数决定，不可预测
• 自定义键类型 ：需提供哈希函数（通过特化std::hash）和相等比较器（operator==）
• 性能优化 ：预分配桶（reserve()）或调整负载因子可减少哈希冲突

成员函数：

基本操作函数

1. 构造函数

   • unordered_map<Key, T>()：创建空容器
   • unordered_map<Key, T>(initializer_list)：通过初始化列表构造键值对（如 {``{"apple", 1}, {"banana", 2}}）
   • unordered_map<Key, T>(size_type n)：指定初始桶数量构造

2. 插入元素

   • insert(const pair<Key, T>& kv)：插入单个键值对（若键存在则不插入）
   • emplace(Key k, T v)：原地构造键值对插入，避免拷贝开销，效率更高
   • operator[]：通过键直接插入或修改值（若键不存在则创建默认值）
   • insert_or_assign(Key k, T v)：若键存在则覆盖旧值，否则插入新键值对（C++17引入）

查找与访问

1. 键值访问

   • at(Key k)：返回键对应的值，若键不存在抛出std::out_of_range异常
   • operator[]：通过键访问值，若键不存在则插入默认值

2. 查找操作

   • find(Key k)：返回指向键值对的迭代器，未找到则返回end()
   • count(Key k)：返回键存在的次数（0或1）
   • contains(Key k)：C++20引入，直接返回布尔值表示键是否存在

删除与清空

• erase(Key k)：删除指定键的键值对，返回删除数量（0或1）
• erase(iterator pos)：通过迭代器删除指定位置的键值对
• clear()：清空所有元素

容量与状态

• size()：返回当前元素数量
• empty()：判断容器是否为空
• max_size()：返回容器可容纳的最大元素数量（受系统限制）
• load_factor()：返回当前负载因子（元素数/桶数）
• max_load_factor()：获取或设置最大负载因子阈值（触发扩容的阈值）

哈希与桶管理

1. 哈希函数与桶操作

   • hash_function()：返回容器使用的哈希函数对象
   • bucket_count()：返回当前桶的总数
   • bucket(Key k)：返回键所在桶的编号
   • bucket_size(n)：返回第n个桶中的元素数量
   • rehash(n)：调整桶数量为n并重新分布元素
   • reserve(n)：预分配至少容纳n个元素的桶，避免多次扩容

迭代器相关

• begin() / end()：正向迭代器，用于遍历键值对
• cbegin() / cend()：常量正向迭代器