【STL】set、multiset、unordered_set、unordered_multiset 的区别

在 C++ STL 中，set 与 multiset 是经常使用的关联式容器，而从 C++11 开始，又引入了 unordered_set 与 unordered_multiset。

很多同学在学习时常常会混淆它们的区别，今天我们就来系统梳理一下。

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1. set

• 特点

  • 元素 唯一
  • 元素 自动排序（默认升序，可自定义比较函数）
  • 底层实现：红黑树（平衡二叉搜索树）

• 示例：

#include <set>
#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    set<int> s;
    s.insert(3);
    s.insert(1);
    s.insert(3); // 插入失败，元素必须唯一
    for (int v : s) cout << v << " "; // 1 3
}

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2. multiset

• 特点

  • 元素 允许重复
  • 元素 自动排序
  • 底层实现：红黑树

• 示例：

#include <set>
#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    multiset<int> ms;
    ms.insert(3);
    ms.insert(1);
    ms.insert(3); // 插入成功，可重复
    for (int v : ms) cout << v << " "; // 1 3 3
}

• 删除操作差异

  multiset<int> ms = {1, 2, 2, 3};
  ms.erase(2);  // 删除所有 key=2 的元素
  // 如果只想删除一个，可以用迭代器：
  auto it = ms.find(2);
  if (it != ms.end()) ms.erase(it);

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3. unordered_set

• 特点

  • 元素 唯一
  • 元素 无序存储（不保证顺序）
  • 底层实现：哈希表
  • 查找、插入、删除 平均 O(1) ，性能通常比 set 更高

• 示例：

#include <unordered_set>
#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    unordered_set<int> us;
    us.insert(5);
    us.insert(1);
    us.insert(5); // 插入失败，元素必须唯一
    for (int v : us) cout << v << " "; // 输出顺序不固定
}

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4. unordered_multiset

• 特点

  • 元素 允许重复
  • 元素 无序存储
  • 底层实现：哈希表
  • 查找、插入、删除 平均 O(1)

• 示例：

#include <unordered_set>
#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    unordered_multiset<int> ums;
    ums.insert(5);
    ums.insert(5);
    ums.insert(1);
    for (int v : ums) cout << v << " "; // 输出顺序不固定
}

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5. 四者对比总结

其实这四者的区别很明显也很容易懂。只要不去涉及底层原理，看下面这张表就行了。

容器类型	元素唯一性	是否有序	底层结构	插入/查找/删除复杂度
set	唯一	有序	红黑树	O(log n)
multiset	可重复	有序	红黑树	O(log n)
unordered_set	唯一	无序	哈希表	平均 O(1)，最坏 O(n)
unordered_multiset	可重复	无序	哈希表	平均 O(1)，最坏 O(n)

总结一下

就是带有multi的就是可以有重复元素；带有unordered就是无序，然后性能更好点。

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6. 使用场景的建议

• set ：需要保持元素唯一 ，且要有序（如 ID 集合、排行榜）。
• multiset ：需要存储重复元素 ，且要有序（如成绩表、频率统计）。
• unordered_set ：需要元素唯一 ，且更关心性能，不在意顺序（如哈希去重）。
• unordered_multiset ：需要存储重复元素 ，且更关心性能，不在意顺序（如计数场景）。

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