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[☀️一、unordered_set 和 unordered_map 简介](#☀️一、unordered_set 和 unordered_map 简介)
[☀️二、 unordered_set 的基本用法](#☀️二、 unordered_set 的基本用法)
[⭐2.1 基本操作](#⭐2.1 基本操作)
[⭐2.2 解释](#⭐2.2 解释)
[⭐2.3 unordered_set和set的区别](#⭐2.3 unordered_set和set的区别)
[☀️三、unordered_map 的基本用法](#☀️三、unordered_map 的基本用法)
[⭐3.1 基本操作](#⭐3.1 基本操作)
[⭐3.2 解释](#⭐3.2 解释)
[⭐3.3 unordered_map和map的区别](#⭐3.3 unordered_map和map的区别)
☀️五、unordered_multimap和unordered_multiset
❄️前言：
上一篇我们学习了基于红黑树封装的Map与Set**** ，今天我们来学习一下unordered_set和unordered_map。
☀️一、unordered_set 和 unordered_map 简介
在 C++ 标准库中，unordered_set 和 unordered_map都属于 无序关联容器。它们与set 和 map 的主要区别在于，它们使用 哈希表 作为底层数据结构，因此它们的元素并不是按照某种顺序存储的，而是根据元素的哈希值存储。哈希表的查找效率通常是常数时间复杂度 O(1)，但最坏情况下是 O(n)。
- unordered_set：是一个无序的集合容器，只存储唯一的元素，类似于set，但是内部没有元素的顺序。
- unordered_map：是一个无序的映射容器，存储键值对，每个键唯一，类似于map，但是不保证按键的顺序排列。
更多详细内容可以参考文档**：unordered_set 和** unordered_map
☀️二、 unordered_set 的基本用法
unordered_set是一个存储唯一元素的集合，其中元素按哈希值进行存储。常用操作包括插入元素、删除元素、查找元素等。
unordered_set声明如下，Key就是unordered_set底层关键字的类型- unordered_set默认要求Key可以转化为整形，如果不支持或者有自己的需求的需要自己实现仿函数(将Key转化为整形 )传给第二个模版参数。
- unordered_set底层存储数据的内存都是从空间适配器中申请的，如果自己有需求实现内存池，要传给第四个模版参数
- 一般我们在使用的时候不需要传后三个模版参数。
- unordered_set底层是使用**
哈希桶实现的，查找的效率为O(1)；但是数据不再有序，所以取名为unordered_set**。
⭐2.1 基本操作
cpp
#include <iostream>
#include <unordered_set>
using namespace std;
void test_unordered_set()
{
// 创建一个 unordered_set
unordered_set<int> uset;
// 插入元素
uset.insert(10);
uset.insert(20);
uset.insert(30);
uset.insert(40);
// 输出所有元素
cout << "unordered_set contains: ";
for (const auto& e : uset) {
cout << e << " ";
}
cout << endl;
// 查找
if (uset.find(20) != uset.end())
cout << "Found 20 in the unordered_set!" << endl;
else
cout << "20 not found in the unordered_set!" << endl;
// 删除元素
uset.erase(30);
cout << "After erasing 30, unordered_set contains: ";
for (const auto& e : uset)
cout << e << " ";
cout << endl;
// 判断是否为空
if (uset.empty())
cout << "The unordered_set is empty." << endl;
else
cout << "The unordered_set is not empty." << endl;
}
int main() {
test_unordered_set();
return 0;
}运行结果：
cpp
unordered_set contains: 10 20 30 40
Found 20 in the unordered_set!
After erasing 30, unordered_set contains: 10 20 40
The unordered_set is not empty.⭐2.2 解释
- **insert()：**向 unordered_set中插入元素。插入的元素是唯一的，如果尝试插入重复元素，unordered_set 会忽略它。
- find() ：用于查找元素。如果找到，返回指向该元素的迭代器；否则返回 end()。
- erase()：用于删除指定元素。
- empty()：检查集合是否为空。
这里对于其他的函数，就需要去了解它底层的**
哈希桶结构了，在实现哈希**结构时再去深入探究。
⭐2.3 unordered_set和set的区别
通过查看文档已经使用unoedered_set，我们可以发现unordered_set 和set支持的增删查改是一模一样的，我们现在就来看一下它们有什么不同：
- 首先set的底层是**
红黑树，而unordered_set**底层是哈希表。- 其次它们对于key的要求不同，set要求key支持比较；而unoedered_set要求key支持转化成整型且要支持比较。
- 然后就是迭代器的不同，set的iterator是双向迭代器，而unordered_set的iterator是单向迭代器；set底层是红黑树，set的迭代器是**
有序+去重的；而unoedered_set底层是哈希桶**，unoedered_set是**无序+去重**的。- 最后就是性能上的差异，对于大多数场景下unoedered_set增删查改的效率要高于set的；（红黑树的效率是O(log N)，哈希表的效率是O(1)。
至于其中细节上的不同，要了解了unordered_set的底层哈希表，才能真正理解。
☀️三、unordered_map 的基本用法
unordered_map 是一个哈希表实现的键值对容器，类似于 map ，但是它的元素不按键排序。
unordered_map和unordered_set都是用哈希表进行封装实现的，这里就不过多描述了，和unordered_set十分相似。
⭐3.1 基本操作
cpp
#include <iostream>
#include <unordered_map>
using namespace std;
void test_unordered_map()
{
//创建一个 unordered_map
unordered_map<string, int> umap;
//和map的operator[]一样，可以用来插入数据
umap["apple"] = 2;
umap["banana"] = 5;
umap["orange"] = 3;
//输出
cout << "unordered_map contains:" << endl;
for (const auto& pair : umap) {
cout << pair.first << ": " << pair.second << endl;
}
//查找
auto it = umap.find("banana");
if (it != umap.end())
cout << "Found 'banana' with value " << it->second << endl;
else
cout << "'banana' not found in the unordered_map!" << endl;
//删除
umap.erase("orange");
cout << "After erasing 'orange', unordered_map contains:" << endl;
for (const auto& pair : umap)
cout << pair.first << ": " << pair.second << endl;
// 检查是否存在某个key
if (umap.count("apple") > 0)
std::cout << "'apple' exists in the unordered_map." << std::endl;
}
int main() {
test_unordered_map();
return 0;
}运行结果：
cpp
unordered_map contains:
apple: 2
banana: 5
orange: 3
Found 'banana' with value 5
After erasing 'orange', unordered_map contains:
apple: 2
banana: 5
"apple" exists in the unordered_map.⭐3.2 解释
- 插入元素：**unordered_map 支持通过下标（[]**）或者 **insert()**插入元素。若键已存在，通过下标访问时会更新其对应的值。
- find()：查找给定键是否存在，返回指向该元素的迭代器，如果元素不存在，返回 end()。
- erase()：删除指定键值对。
- count()：检查容器中是否存在指定的键。
⭐3.3 unordered_map和map的区别
这里set和map都是使用**红黑树** 封装实现的，而unordered_set和unordered_map都是使用**哈希表**封装实现的。
unordered_map和map的区别与unordered_set和set的区别是大差不差的。
- 首先map的底层是红黑树 ，而unordered_map底层是哈希表。
- 其次它们对于key的要求不同，map要求key支持比较；而unoedered_map要求key支持转化成整型且要支持比较。
- 然后就是迭代器的不同，map的iterator是双向迭代器，而unordered_map的iterator是单向迭代器；map底层是红黑树，map的迭代器是**
有序+去重** 的；而unoedered_map底层是哈希桶，unoedered_map是**无序+去重**的。- 最后就是性能上的差异，对于大多数场景下unoedered_map增删查改的效率要高于map的；（红黑树的效率是O(log N)，哈希表的效率是O(1)。
☀️四、性能分析
这一部分，我们要学习底层哈希表以后才会深入理解；这里简单说一下
底层的哈希表使用的是 **哈希桶**结构 （就是顺序表中存储链表，这样可以避免冲突的问题）。
unordered_set 和unordered_map的查找、插入和删除操作平均时间复杂度为 O(1)。不过，由于哈希冲突的存在，最坏情况下时间复杂度会退化为 O(n)，即所有元素都映射到同一个哈希桶中。
- 哈希冲突：为了减少哈希冲突，C++ 中的 unordered_set 和 unordered_map 使用了哈希表和动态扩展机制，使得哈希表的负载因子保持在合理范围内，避免性能急剧下降。
- 负载因子：容器的负载因子是元素数量与桶数量的比值，当负载因子达到某个阈值时，容器会自动增加桶的数量，从而保持查找效率。
☀️五、unordered_multimap和unordered_multiset
- unordered_multimap/unordered_multiset 和multimap/multiset功能完全类似，支持key冗余
☀️六、本文小结
| 类别 | unordered_set | unordered_map |
|---|---|---|
| 简介 | 无序集合容器，存储唯一元素，底层为哈希表，元素无序 | 无序映射容器，存储键值对（键唯一），底层为哈希表，元素无序 |
| 基本操作 | - 插入：insert()（忽略重复元素）- 查找：find()（返回迭代器，未找到返回end()）- 删除：erase()- 判空：empty() |
- 插入：[]（键存在则更新值）、insert()- 查找：find()（返回迭代器）- 删除：erase()- 检查键存在：count() |
| 与对应有序容器区别 | 和set的区别：1. 底层：哈希表 vs 红黑树2. 键要求：支持转为整型且可比较 vs 仅需支持比较3. 迭代器：单向 vs 双向；元素无序 vs 有序4. 性能：增删查改平均 O (1) vs O (log N) |
和map的区别：1. 底层：哈希表 vs 红黑树2. 键要求：支持转为整型且可比较 vs 仅需支持比较3. 迭代器：单向 vs 双向；元素无序 vs 有序4. 性能：增删查改平均 O (1) vs O (log N) |
| 性能特性 | 平均时间复杂度 O (1)（查找、插入、删除），最坏 O (n)（哈希冲突严重时） | 平均时间复杂度 O (1)（查找、插入、删除），最坏 O (n)（哈希冲突严重时） |
| 相关扩展容器 | unordered_multiset：支持键冗余，功能类似multiset |
unordered_multimap：支持键冗余，功能类似multimap |
🌻共勉:
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