C++之unordered_set和unordered_map

一、unordered系列关联式容器

在C++98中，STL提供了底层为红黑树结构的一系列关联式容器，在查询时效率可达到log_2

N，即最差情况下需要比较红黑树的高度次，当树中的节点非常多时，查询效率也不理想。最好

的查询是，进行很少的比较次数就能够将元素找到，因此在C++11中，STL又提供了4个

unordered系列的关联式容器，这四个容器与红黑树结构的关联式容器使用方式基本类似，只是

其底层结构不同

1.1 unordered_map

1.2 unordered_map的文档介绍

unordered_map是存储<key, value>键值对的关联式容器，其允许通过keys快速的索引到与

其对应的value。

在unordered_map中，键值通常用于惟一地标识元素，而映射值是一个对象，其内容与此

键关联。键和映射值的类型可能不同。

在内部, unordered_map没有对<kye, value>按照任何特定的顺序排序, 为了能在常数范围内

找到key所对应的value，unordered_map将相同哈希值的键值对放在相同的桶中。

unordered_map容器通过key访问单个元素要比map快，但它通常在遍历元素子集的范围迭

代方面效率较低。

unordered_maps实现了直接访问操作符(operator[])，它允许使用key作为参数直接访问value。
它的迭代器至少是前向迭代器。

1.3unordered_map的使用

unordered_map成员函数

unordered_map的使用

cpp 复制代码

void test_unordered_map1()
{
	unordered_map<string, string> dict;
	dict.insert(make_pair("insert", "插入"));
	dict.insert(make_pair("love", "爱"));
	dict["sort"] = "排序";
	dict["miss"];
	dict["miss"] = "想念、错过";

	unordered_map<string, string>::iterator it = dict.begin();
	while (it != dict.end())
	{
		cout << it->first << ":" << it->second << endl;
		++it;
	}
	cout << endl;
}
int main()
{
    test_unordered_map1();
    return 0;
}

注意：

1、[ ]实际调用哈希桶的插入操作，用参数key与V()构造一个默认值往底层哈希桶

中插入，如果key不在哈希桶中，插入成功，返回V()，插入失败，说明key已经在哈希桶中，

将key对应的value返回。

2、unordered_map中key是不能重复的，因此count函数的返回值最大为1

1.4unordered_set的介绍

1、unordered_set是一种容器，它以任意顺序存储唯一的元素，并允许根据元素的值快速检索单个元素。

2、在unordered_set中，元素的值同时也是其键，用于唯一标识该元素。键是不可变的，因此，unordered_set中的元素一旦存入容器就不能被修改------不过可以插入和移除。

3、在内部，unordered_set中的元素并不按任何特定顺序排序，而是根据它们的哈希值被组织到各个桶中，以便通过元素的值直接快速访问单个元素（平均具有常数级的时间复杂度）。

4、unordered_set在通过键访问单个元素方面比有序集合容器更快，不过在对其部分元素进行范围迭代时，通常效率较低。

5、unordered_set的迭代器至少是前向迭代器。

1.5unordered_set的使用

unordered_set成员函数

unordered_set的使用

cpp 复制代码

void test_unordered_set1()
{
	unordered_set<int> us;
	us.insert(2);
	us.insert(3);
	us.insert(2);
	us.insert(1);
	us.insert(0);

	unordered_set<int>::iterator it = us.begin();
	while (it != us.end())
	{
		cout << *it << endl;
		++it;
	}
	cout << endl;
}
int main()
{
    test_unordered_set1();
    return 0;
}

注意：unordered_set只能去重，不能左到排序

1.6map、set、unordered_map、unordered_set性能测试

cpp 复制代码

void test_performance()
{
	const size_t N = 1000000;

	unordered_set<int> us;
	set<int> s;

	vector<int> v;
	v.reserve(N);
	srand((size_t)time(0));
	for (size_t i = 0; i < N; ++i)
	{
		v.push_back(rand() + 1);
	}

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


	size_t begin3 = clock();
	for (auto e : v)
	{
		s.find(e);
	}
	size_t end3 = clock();
	cout << "set find:" << end3 - begin3 << endl;

	size_t begin4 = clock();
	for (auto e : v)
	{
		us.find(e);
	}
	size_t end4 = clock();
	cout << "unordered_set find:" << end4 - begin4 << endl << 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;
}

运行结果：

总结：有大量重复数据的时候unordered_set、unordered_map更占优势，但是有序的数据set、map更占优势。

二、unordered_set和unordered_map的OJ题目

在长度2N的数组里找出重复N次的元素

思路：把其放到unordered_map里面去，然后统计次数，算出n的一半，然后找到那个出现次数为一半的元素

cpp 复制代码

class Solution 
{
public:
	int repeatedNTimes(vector<int>& nums) 
	{
		unordered_map<int, int> countmap;
		for (auto element : nums)
		{
			countmap[element]++;
		}
		int count = nums.size() / 2;
		for (auto element : countmap)
		{
			if (element.second == count)
			{
				return element.first;
			}
		}
		//不可能的情况返回-1
		return -1;
	}
};