【C++:unordered_set和unordered_map】C++无序容器深度解析:unordered_set和unordered_map的使用

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目录

C++的两个参考文档

[1 ~> unordered_set](#1 ~> unordered_set)

[1.1 容器介绍](#1.1 容器介绍)

[1.2 unordered_set和set的使用差异](#1.2 unordered_set和set的使用差异)

[2 ~> unordered_map](#2 ~> unordered_map)

[2.1 容器介绍](#2.1 容器介绍)

[2.2 unordered_map和map的使用差异](#2.2 unordered_map和map的使用差异)

[2.3 unordered_multimap和unordered_multiset](#2.3 unordered_multimap和unordered_multiset)

[2.4 拓展:unordered_xxx的哈希相关接口](#2.4 拓展:unordered_xxx的哈希相关接口)

[3 ~> C++17切换(配置环境)](#3 ~> C++17切换(配置环境))

[4 ~> 算法题实战](#4 ~> 算法题实战)

[4.1 C++算法实现](#4.1 C++算法实现)

完整代码示例与实践演示

Test.cpp:

运行结果一

运行结果二

结尾


C++的两个参考文档

老朋友(非官方文档):cplusplus

官方文档(同步更新):C++ 官方参考文档
set和multiset的参考文档:set** 、**multiset****

map和multimap的参考文档:map** 、****multimap******

unordered_set和unordered_multiset的参考文档:unordered_setunordered_multiset

unordered_map和unordered_multimap的参考文档:unordered_mapunordered_multimap



1 ~> unordered_set

1.1 容器介绍

unordered_set的声明如下,Key就是unordered_set底层关键字的类型。

unordered_set默认要求Key支持转换为整型,如果不支持或者想按自己的需求走可以自行实现支持将Key转成整型的仿函数传给第二个模板参数。

unordered_set默认要求Key支持比较相等,如果不支持或者想按自己的需求走可以自行实现支持
将Key比较相等的仿函数传给第三个模板参数。

unordered_set底层存储数据的内存是从空间配置器申请的,如果需要可以自己实现内存池,传给
第四个参数。

一般情况下,我们都不需要传后三个模板参数------

cpp 复制代码
template < class Key,               // 
unordered_set::key_type/value_type
    class Hash = hash<Key>,         // unordered_set::hasher
    class Pred = equal_to<Key>,     // unordered_set::key_equal
    class Alloc = allocator<Key>    // unordered_set::allocator_type
    > class unordered_set;

unordered_set底层是用哈希桶实现,增删查平均效率是O(1),迭代器遍历不再有序,为了跟set
区分,所以取名unordered_set。

前面部分我们已经学习了set容器的使用,set和unordered_set的功能高度相似,只是底层结构不同,有一些性能和使用的差异,这里我们只讲他们的差异部分。

1.2 unordered_set和set的使用差异

通过查看文档,我们会发现:unordered_set容器支持增删查,且其使用跟set的使用一模一样。

cpp 复制代码
pair<iterator,bool> insert ( const value_type& val );
size_type erase ( const key_type& k );
iterator find ( const key_type& k );

关于使用我们不再赘述------

unordered_set和set的第一个差异是对key的要求不同set要求Key支持小于比较,而unordered_set要求Key支持转成整形且支持等于比较,要理解unordered_set的这个两点要求得后续我们结合哈希表底层实现才能真正理解,也就是说这本质是哈希表的要求。

unordered_set和set的第二个差异是迭代器的差异set的iterator是双向迭代器unordered_set
是单向迭代器
,并且set底层是红黑树,红黑树是二叉搜索树,走中序遍历是有序的,所以set迭代器遍历是有序 + 去重;而unordered_set底层是哈希表,迭代器遍历是无序 + 去重。两者鲜明的的区别就是一个无序一个有序,其它的区别等我们介绍完底层再了解。

unordered_set和set的第三个差异是性能的差异,大多数场景下,unordered_set的增删查改更快一些因为红黑树增删查改效率是O(logN),而哈希表增删查平均效率是O(1)

注意:哈希表性能有波动------插入时大量扩容,会导致某几次的效率不高,不稳定,时间复杂度平均O(N);红黑树时间复杂度稳定O(logN)。

2 ~> unordered_map

2.1 容器介绍

2.2 unordered_map和map的使用差异

查看文档我们会发现unordered_map的支持增删查改且跟map的使用一模一样,关于使用我们这
里就不再赘述和演示了。

unordered_map和map的第一个差异是对key的要求不同,map要求Key支持小于比较,而
unordered_map要求Key支持转成整型且支持等于比较,要理解unordered_map的这个两点要求
得后续我们结合哈希表底层实现才能真正理解,也就是说这本质是哈希表的要求。

unordered_map和map的第二个差异是迭代器的差异,map的iterator是双向迭代器,而unordered_map是单向迭代器,其次map底层是红黑树,红黑树是二叉搜索树,走中序遍历是有序的,所以map迭代器遍历是Key有序 + 去重。而unordered_map底层是哈希表,迭代器遍历是
Key无序 + 去重。

unordered_map和map的第三个差异是性能的差异,整体而言大多数场景下,unordered_map的
增删查改更快一些,因为红黑树增删查改效率是O(logN),而哈希表增删查平均效率是O(1)。

cpp 复制代码
pair<iterator,bool> insert ( const value_type& val );
size_type erase ( const key_type& k );
iterator find ( const key_type& k );
mapped_type& operator[] ( const key_type& k );

2.3 unordered_multimap和unordered_multiset

unordered_multimap / unordered_multiset跟multimap / multiset功能完全类似,支持Key冗余。

unordered_multimap / unordered_multiset跟multimap / multiset的差异也是三个方面的差异,key的要求的差异、迭代器iterator及遍历顺序的差异、性能的差异。

2.4 拓展:unordered_xxx的哈希相关接口

Buckets和Hashpolicy系列的接口分别是跟哈希桶和负载因子相关的接口,我们现在不用特别关注这些,等了解完哈希的底层,这些系列的接口我们就能一目了然了。


3 ~> C++17切换(配置环境)

结构化绑定是C++17之后的新特性,之前艾莉丝已经介绍过了,这里不再赘述------

【C++:map和set的使用】C++ map/multimap完全指南:从红黑树原理入门到高频算法实战

光改Debug版本还不够,我们切换到release版本运行会通不过------

release版本也要跟着改------

而且默认是C++14,每次使用结构化绑定的时候应该在进入VS时检查一下C++版本。


4 ~> 算法题实战

力扣链接:884. 两句话中的不常见单词

力扣题解链接:unordered_map解决【两句话中的不常见单词】问题

题目描述:

4.1 C++算法实现

cpp 复制代码
class Solution {
public:
    vector<string> uncommonFromSentences(string s1, string s2) {
        unordered_map<string,int> count;

        // 1、分割s1
        string word;
        for(auto c : s1)
        {
            if(c == ' ')
            {
                if(!word.empty())
                {
                    count[word]++;
                    word.clear();
                }
            }
            else
            {
                word += c;
            }
        }
        if(!word.empty()) count[word]++;

        // 2、分割s2
        word.clear();
        for(auto c : s2)
        {
            if(c == ' ')
            {
                if(!word.empty())
                {
                    count[word]++;
                    word.clear();
                }
            }
            else
            {
                word += c;
            }
        }
        if(!word.empty()) count[word]++;

        // 收集结果
        vector<string> ret;
        for(const auto& pair : count)
        {
            if(pair.second == 1)
            {
                ret.push_back(pair.first);
            }
        }
        return ret;
    }
};

完整代码示例与实践演示

Test.cpp:

cpp 复制代码
#define  _CRT_SECURE_NO_WARNINGS  1
#include<iostream>
using namespace std;
#include<set>
#include<vector>
#include<unordered_set>
#include<unordered_map>

int Test_set1()
{
	const size_t N = 1000000;
	unordered_set<int> us;
	set<int>s;
	vector<int> v;
	v.reserve(N);
	srand(time(0));
	for (size_t i = 0; i < N; ++i)
	{
		v.push_back(rand()); // N比较大时重复值比较多
		v.push_back(rand() + i);
		//sv.push_back(i); // 没有重复,有序
	}

	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();
	us.reserve(N);
	for (auto e : v)
	{
		us.insert(e);
	}
	size_t end2 = clock();
	cout << "unordered_set insert:" << end2 - begin2 << endl;

	int m1 = 0;
	size_t begin3 = clock();
	for (auto e : v)
	{
		auto ret = s.find(e);
		if (ret != s.end())
		{
			++m1;
		}
	}

	size_t end3 = clock();
	cout << "set find" << end3 - begin3 << "->" << m1 << endl;

	int m2 = 0;
	size_t begin4 = clock();
	for (auto e : v)
	{
		auto ret = us.find(e);
		if (ret != us.end())
		{
			++m2;
		}
	}
	size_t end4 = clock();
	cout << "unordered_set find:" << end4 - begin4 << "->" << m2 << endl;
	cout << "插入数据个数:" << s.size() << endl;
	cout << "插入数据个数:" << us.size() << endl << 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 << endl;

	return 0;
}

int main()
{
	//// 只去重,遍历无序
	//unordered_set<int> s;
	//s.insert(4);
	//s.insert(1);
	//s.insert(2);
	//s.insert(4);
	//s.insert(5);

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

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

	for (auto& [k, v] : countMap)
	{
		cout << k << ":" << v << endl;
	}
	cout << endl;

	Test_set1();

	return 0;
}

运行结果一

运行结果二


结尾

往期回顾:

【C++:封装红黑树】C++红黑树封装实战:从零实现MyMap与MySet

结语:都看到这里啦!那请大佬不要忘记给博主来个"一键四连"哦!

🗡博主在这里放了一只小狗,大家看完了摸摸小狗放松一下吧!🗡

૮₍ ˶ ˊ ᴥ ˋ˶₎ა

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