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C++之《剑指offer》学习记录（6）：unordered_set和unordered_map

article 2024/10/24 18:50:16

笔者最近在找工作时，无意间读到了一本名为《剑指offer》的书，粗略翻阅了一下，感觉这将会是一本能让我不再苦恼于笔试和面试“手搓代码”的书。故笔者写下该系列博客记录自己的学习历程，希望能和这本书的读者朋友们一起交流学习心得。
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本篇参考博客：C++总结(7)：STL无序容器之unordered_set、unordered_map、unordered_multiset、unordered_multimap详解_无序互异容器-CSDN博客
本博客关键词：unordered_set和unordered_map

unordered_set

无序集合unordered_set 是C++标准模板库（STL）中的一个关联容器，用于存储唯一的元素，并以哈希表为底层实现。它与set的主要区别在于元素的存储顺序：unordered_set是无序的，依赖于哈希表来快速查找、插入和删除元素。
无序集合unordered_set的几个性质：

无序性：元素按照哈希表的方式存储，而不是按照插入顺序或大小顺序；迭代遍历时，元素输出顺序是不确定的。
唯一性：unordered_set 中不允许有重复的元素。如果尝试插入已经存在的元素，新插入的操作将无效，且原来的元素不会被更改。
高效性：查找、插入、删除的平均时间复杂度是O(1)，但是在最坏的情况下（严重哈希冲突），时间复杂度会达到O(n)。
元素不可改：插入的元素不能在集合中修改，如果想修改得先删除再插入新元素。

常用方法

size()和empty():用于获取大小和集合是否为空
insert()和erase():用于插入和删除元素
find():用于查找值（unordered_set中的元素既是值也是键，有别于unordered_map）

测试用例

#include <iostream>
#include <unordered_set>

using namespace std;

int main(int argc, char const *argv[])
{
    unordered_set<string> stringset;

    // 插入元素
    stringset.insert("this");
    stringset.insert("is");
    stringset.insert("a");
    stringset.insert("C++");
    stringset.insert("demo");

    // 判断集合是否为空
    if (stringset.empty())
    {
        cout << "无序集合为空" << endl;
        return -1;
    }
    else  // 不为空则输出集合大小
    {
        cout << "集合的大小是：" << stringset.size() << endl;
    }

    // 查找
    if (stringset.find("C+") != stringset.end())
    {
        cout << "找到了对应的元素" << endl;
    }
    else
    {
        cout << "没有找到对应的元素" << endl;
    }

    stringset.insert("demo");  // 无法重复插入
    stringset.insert("demo1");  // 成功插入

    cout << "集合的大小是：" << stringset.size() << endl;

    // 遍历元素
    unordered_set<string>::iterator itr;
    for (itr = stringset.begin(); itr != stringset.end(); itr++)
    {
        cout << (*itr) << " ";
    }
    cout << endl;

    return 0;
}

unordered_map

无序映射unordered_map 是C++标准模板库（STL）中的一个关联容器，用于存储键-值对（key-value pairs）。键值用于唯一标识元素，而映射值是与键相关联的内容。键和值都可以是任何预定义或用户定义的类型。unordered_map基于哈希表实现，因此可以提供高效的查找、插入和删除操作。
无序映射unordered_map的几个性质：

无序性：unordered_map中的元素不是按照键的大小顺序存储的，而是基于哈希表的方式进行存储。
键值对存储：其中键（key）是唯一的，而值（value）可以是任意类型；如果插入一个已经存在的键，其对应的值将被更新为新值。
高效性：查找、插入、删除的平均时间复杂度是O(1)，但是在最坏的情况下（严重哈希冲突），时间复杂度会达到O(n)。跟unordered_set一样。
元素访问：at(key)：如果键存在，则返回对应值；如果键不存在，会抛出std::out_of_range异常。operator[]：如果键存在，则返回对应值；如果键不存在，则会插入一个具有默认值（int类型对应默认值为0）的元素并返回其引用。

常用方法

insert()：插入一个键-值对。如果键已存在，不会插入新的元素。示例：map.insert(make_pair("java", 40));
erase()：删除指定键的元素。
find()：查找指定键的元素，返回指向该元素的迭代器；如果未找到，返回end()迭代器。
size()和empty()：用于获取大小和判断无序映射是否为空

测试用例

#include <iostream>
#include <unordered_map>

using namespace std;

int main(int argc, char const *argv[])
{
    unordered_map<string, int> map;
    map["C++"] = 10;
    map["C"] = 20;
    map["python"] = 30;

    if (map.empty())
    {
        cout << "无序映射为空" << endl;
    }
    else
    {
        cout << "无序映射不为空，且大小为：" << map.size() << endl;
    }

    // 返回键对应的值的引用，如果键不存在会抛出异常
    cout << map.at("C++") << endl;

    // 插入元素
    map.insert(make_pair("java", 40));
    map.insert(make_pair("python", 100)); // 不会插入已有键

    // 键不存在，自动插入默认值
    cout << "operator[]:" << map["C#"] << endl;

    if (map.find("java") != map.end())
    {
        cout << "值存在" << endl;
    }
    else
    {
        cout << "值不存在" << endl;
    }

    // 删除指定键值对
    map.erase("C++");

    // 遍历无序映射
    for (auto x : map)
    {
        cout << x.first << "=" << x.second << " ";
    }

    cout << endl;
    return 0;
}