unordered_map/unordered_set 使用指南：差异、性能与场景选择

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🎬 博主简介：

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文章目录

• 前言：
• [一. 核心认知：unordered 系列容器是什么？](#一. 核心认知：unordered 系列容器是什么？)
• [二. 模板参数与基础接口](#二. 模板参数与基础接口)
• • [2.1 模板参数](#2.1 模板参数)
  • [2.2 核心接口（与 map/set 高度一致）](#2.2 核心接口（与 map/set 高度一致）)
  • [2.3 支持冗余的版本：unordered_multiset/unordered_multimap](#2.3 支持冗余的版本：unordered_multiset/unordered_multimap)
• [三. 关键差异：unordered 系列 vs map/set](#三. 关键差异：unordered 系列 vs map/set)
• [四. 性能实测：谁更快](#四. 性能实测：谁更快)
• 结尾：

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前言：

在 C++ 开发中，map/set 与 unordered_map/unordered_set 是高频使用的关联式容器，前者基于红黑树实现，后者基于哈希表实现。很多开发者纠结于 "该选哪一个"------ 其实核心在于理解两者的底层差异：红黑树保证有序但效率是 O (logN)，哈希表追求 O (1) 平均效率但无序。本文聚焦unordered_map/unordered_set 的使用方法、与 map/set 的核心差异、性能对比，用代码示例和场景分析帮你快速掌握其用法，精准选择适合自己的容器。

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一. 核心认知：unordered 系列容器是什么？

unordered_map 和 unordered_set 是 C++11 引入的关联式容器，底层基于 哈希表（哈希桶） 实现，核心特点如下：

• 存储特性：unordered_set 存储单个 key（去重 + 无序），unordered_map 存储 key-value 对（key 去重 + 无序）；
• 效率：增删查改平均时间复杂度 O (1)，最坏情况 O (N)（哈希冲突严重时）；
• 迭代器：单向迭代器（不支持 -- 操作），遍历结果无序；
• 对 key 的要求：需支持 "转换为整形"（哈希函数需求）和 "相等比较"（冲突判断需求）。

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二. 模板参数与基础接口

2.1 模板参数

一般来说，后面三个参数我们都不需要传。

2.2 核心接口（与 map/set 高度一致）

无论是 unordered_map 还是 unordered_set，核心接口与 map/set 完全兼容，上手零成本：(这里仅展示部分接口，剩下的可以看看文档，还有些和map/set不一样的后续讲实现的时候还会再进行补充的)

unordered_set 核心接口：

#include <unordered_set>
using namespace std;

int main()
{
	unordered_set<int> us;

	// 插入（返回pair<iterator, bool>，bool标记是否插入成功）
	us.insert(10);
	us.insert({ 20, 30, 40 });

	// 查找（返回迭代器，未找到返回end()）
	auto it = us.find(20);
	if (it != us.end()) 
	{ 
		// 找到处理  
	}

	// 删除（按key删除，返回删除个数）
	us.erase(30);
	// 其他常用接口
	us.size();       // 元素个数
	us.empty();      // 是否为空
	us.clear();      // 清空容器
}

unordered_map 核心接口：

#include <unordered_map>
using namespace std;

int main()
{
	unordered_map<string, int> um;

	// 插入
	um.insert({ "sort", 1 });
	um.insert(make_pair("left", 2));

	// []运算符（插入+访问/修改，最常用）
	um["right"] = 3;  // 插入
	um["left"] = 22;  // 修改

	// 查找
	auto it = um.find("sort");
	if (it != um.end()) { cout << it->first << ":" << it->second << endl; }

	// 删除
	um.erase("right");
}

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2.3 支持冗余的版本：unordered_multiset/unordered_multimap

与 multiset/multimap 类似，支持 key 重复：

• unordered_multiset：允许相同 key 重复插入，遍历无序；
• unordered_multimap：允许相同 key 重复插入，不支持 [] 运算符（key 不唯一）；
• 核心差异：无去重机制，其他接口与 unordered_map/unordered_set 一致。

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三. 关键差异：unordered 系列 vs map/set

对比维度	unordered_map / unordered_set	map / set
底层结构	哈希表（数组 + 链表/红黑树）	红黑树（自平衡二叉搜索树）
元素顺序	无序（取决于哈希函数）	有序（按 key 默认升序排列）
时间复杂度	平均 O(1) ，最差 O(n)	稳定 O(logN)
迭代器特性	单向迭代器（仅支持向前遍历）	双向迭代器（支持向前/向后遍历）
对 Key 的要求	1. 支持 == 比较 2. 可计算哈希值	支持 < 比较（或自定义严格弱序）
内存占用	较高（需预留桶空间减少冲突）	较低（树结构紧凑，无预留开销）
数据分布	数据分散在桶中	数据在树结构中平衡分布
主要优势	极速查找（常数级平均时间）	有序遍历、稳定性能
典型场景	高频查询、缓存系统、去重操作	需要有序数据、范围查询、顺序相关操作

选择建议：

• 要极致速度 → 选 unordered_xxx
• 要顺序访问 → 选 map/set

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四. 性能实测：谁更快

测试代码（核心逻辑）：

// （测试环境：VS2022，Release 模式）：
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<iostream>
#include<unordered_set>
#include<unordered_map>
#include<set>
using namespace std;


void test_unset1()
{
	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); // 重复值相对少
		//v.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 << "unorered_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;
}

int main()
{
	test_unset1();
	return 0;
}

• 三组测试结果 ：
  
  
  

关键结论：

• unordered 系列在插入、查找、删除场景下均显著快于 map/set，尤其是高频查询场景；
• unordered 系列使用时建议先用reserve(N)预分配空间，避免频繁扩容导致性能下降；
• 数据量越小，性能差距越不明显；数据量越大，unordered 系列的优势越突出；数据有序时，unoredered系列的插入效率没set高。

unordered_xxx的哈希相关接口：
Buckets和Hash policy系列的接口分别是跟哈希桶和负载因子相关的接口，日常使用的角度我们不需

要太关注，后面学习了哈希表底层，我们再来看这个系列的接口，一目了然。

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结尾：

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结语：unordered_map/unordered_set 的核心价值是 "以空间换时间"，用哈希表的结构实现 O (1) 平均效率，完美适配高频查询场景；而 map/set 则以 "有序 + 稳定" 为核心优势，适合需要排序或空间敏感的场景。两者的接口高度兼容，切换成本极低，实际开发中可根据 "是否需要有序" 和 "查询频率" 快速决策。建议在性能瓶颈时优先尝试 unordered 系列，若需有序则切换到 map/set。

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