C++(进阶六)--STL--unordered_map和unordered_set
目录
1.unordered_set
1.1 unordered_set的介绍
1.2 unordered_set的使用
unordered_set的定义方式
unordered_set接口的使用
2.unordered_multiset
3.unordered_map
3.1 unordered_map的介绍
3.2 unordered_map的使用
unordered_map的定义方式
unordered_map接口的使用
4.unordered_multimap
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log2 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。
1.unordered_set
1.1 unordered_set的介绍
1. unordered_set 是以不特定顺序存储唯一元素的容器,并允许根据其值快速检索单个元素。
2. 在unordered_set中,元素的值同时是其键,它唯一地标识它。键是不可变的,因此,unordered_set中的元素不能在容器中修改一次,但是,它们可以插入和删除。
3. 在内部,unordered_set中的元素不按任何特定顺序排序,而是根据其哈希值组织到桶中,以便直接通过其值快速访问各个元素(平均平均时间复杂度恒定)。
4. unordered_set容器通过其键访问单个元素的速度比设置的容器更快,尽管它们在通过其元素子集进行范围迭代时通常效率较低。
5. 容器中的迭代器至少是正向迭代器。
1.2 unordered_set的使用
unordered_set的定义方式
方式一: 构造一个某类型的空容器。
unordered_set<int> s1;//构造int类型的空容器
方式二:列表构造对象
unordered_set<int> s2 = { 1,3,4,9,2,7 };// 列表构造对象
方式三: 拷贝构造某同类型容器的复制品。
unordered_set<int> s3(s1); //拷贝构造同类型容器s1的复制品
方式四: 使用迭代器拷贝构造某一段内容。
string str("abcedf");
unordered_set<char> s4(str.begin(), str.end()); //构造string对象某段区间的复制品
unordered_set接口的使用
unordered_set当中常用的成员函数如下:
成员函数 | 功能 |
---|---|
insert | 插入指定元素 |
erase | 删除指定元素 |
find | 查找指定元素 |
size | 获取容器中元素的个数 |
empty | 判断容器是否为空 |
clear | 清空容器 |
swap | 交换两个容器中的数据 |
count | 获取容器中指定元素值的元素个数 |
unordered_set当中迭代器相关函数如下:
成员函数 | 功能 |
---|---|
begin | 获取容器中第一个元素的正向迭代器 |
end | 获取容器中最后一个元素下一个位置的正向迭代器 |
使用示例:
#include <iostream>
#include <unordered_set>
using namespace std;
int main()
{
unordered_set<int> us;
//插入元素(去重)
us.insert(1);
us.insert(4);
us.insert(3);
us.insert(3);
us.insert(2);
us.insert(2);
us.insert(3);
//遍历容器方式一(范围for)
for (auto e : us)
{
cout << e << " ";
}
cout << endl; //1 4 3 2
//删除元素方式一
us.erase(3);
//删除元素方式二
unordered_set<int>::iterator pos = us.find(1); //查找值为1的元素
if (pos != us.end())
{
us.erase(pos);
}
//遍历容器方式二(迭代器遍历)
unordered_set<int>::iterator it = us.begin();
while (it != us.end())
{
cout << *it << " ";
it++;
}
cout << endl; //4 2
//容器中值为2的元素个数
cout << us.count(2) << endl; //1
//容器大小
cout << us.size() << endl; //2
//清空容器
us.clear();
//容器判空
cout << us.empty() << endl; //1
//交换两个容器的数据
unordered_set<int> tmp{ 11, 22, 33, 44 };
us.swap(tmp);
for (auto e : us)
{
cout << e << " ";
}
cout << endl; //11 22 33 44
return 0;
}
2.unordered_multiset
unordered_multiset容器与unordered_set容器的底层数据结构是一样的,都是哈希表,其次,它们所提供的成员函数的接口都是基本一致的,这里就不再列举了,这两种容器唯一的区别就是,unordered_multiset容器允许键值冗余,即unordered_multiset容器当中存储的元素是可以重复的。
#include <iostream>
#include <unordered_set>
using namespace std;
int main()
{
unordered_multiset<int> ums;
//插入元素(允许重复)
ums.insert(1);
ums.insert(4);
ums.insert(3);
ums.insert(3);
ums.insert(2);
ums.insert(2);
ums.insert(3);
for (auto e : ums)
{
cout << e << " ";
}
cout << endl; //1 4 3 3 3 2 2
return 0;
}
由于unordered_multiset容器允许键值冗余,因此该容器中成员函数find和count的意义与unordered_set容器中的也有所不同:
成员函数find | 功能 |
unordered_set容器 | 返回键值为val的元素的迭代器 |
unordered_multiset容器 | 返回底层哈希表中第一个找到的键值为val的元素的迭代器 |
成员函数count | 功能 |
unordered_set容器 | 键值为val的元素存在则返回1,不存在则返回0(find成员函数可替代) |
unordered_multiset容器 | 返回键值为val的元素个数(find成员函数不可替代) |
3.unordered_map
3.1 unordered_map的介绍
1. unordered_map是存储<key, value>键值对的关联式容器,其允许通过key快速的索引到与其对应的value。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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。
6. 它的迭代器至少是前向迭代器。
3.2 unordered_map的使用
unordered_map的定义方式
方式一: 指定key和value的类型构造一个空容器。
unordered_map<string, int> m1;
方式二: 拷贝构造某同类型容器的复制品。
unordered_map<string, int> m2(m1); //拷贝构造同类型容器um1的复制品
方式三:列表构造对象
unordered_map<string, string> m3 = {
{"insert","插入"},{"erase","删除"},{"string","字符串"} };
方式四: 使用迭代器拷贝构造某一段内容。
unordered_map<int, double> um3(m2.begin(), m2.end()); //使用迭代器拷贝构造um2容器某段区间的复制品
unordered_map接口的使用
unordered_map当中常用的成员函数如下:
成员函数 | 功能 |
---|---|
insert | 插入键值对 |
erase | 删除指定key值的键值对 |
find | 查找指定key值的键值对 |
size | 获取容器中元素的个数 |
empty | 判断容器是否为空 |
clear | 清空容器 |
swap | 交换两个容器中的数据 |
count | 获取容器中指定key值的元素个数 |
除了上述的成员函数之外,unordered_map容器当中还实现了[ ]运算符重载函数,该重载函数的功能非常强大:[key]
若当前容器中已有键值为key的键值对,则返回该键值对value的引用。
若当前容器中没有键值为key的键值对,则先插入键值对<key, value()>,然后再返回该键值对中value的引用。
unordered_map当中迭代器相关函数如下:
成员函数 | 功能 |
---|---|
begin | 获取容器中第一个元素的正向迭代器 |
end | 获取容器中最后一个元素下一个位置的正向迭代器 |
使用示例:
int main()
{
unordered_map<int, string> um;
//插入键值对方式一:构造匿名对象插入
um.insert(pair<int, string>(1, "one"));
um.insert(pair<int, string>(2, "two"));
um.insert(pair<int, string>(3, "three"));
//遍历方式一:范围for
for (auto e : um)
{
cout << e.first << "->" << e.second << " ";
}
cout << endl; //1->one 2->two 3->three
//插入键值对方式二:调用make_pair函数模板插入
um.insert(make_pair(4, "four"));
um.insert(make_pair(5, "five"));
um.insert(make_pair(6, "six"));
//遍历方式二:迭代器遍历
unordered_map<int, string>::iterator it = um.begin();
while (it != um.end())
{
cout << it->first << "->" << it->second << " ";
it++;
}
cout << endl; //1->one 2->two 3->three 4->four 5->five 6->six
//插入键值对方式三:利用[]运算符重载函数进行插入(常用)
um[7] = "seven";
um[8] = "eight";
um[9] = "nine";
for (auto e : um)
{
cout << e.first << "->" << e.second << " ";
}
cout << endl; //9->nine 1->one 2->two 3->three 4->four 5->five 6->six 7->seven 8->eight
//删除键值对方式一:根据key值删除
um.erase(5);
//删除键值对方式二:根据迭代器删除
unordered_map<int, string>::iterator pos = um.find(7); //查找键值为7的键值对
if (pos != um.end())
{
um.erase(pos);
}
for (auto e : um)
{
cout << e.first << "->" << e.second << " ";
}
cout << endl; //9->nine 1->one 2->two 3->three 4->four 6->six 8->eight
//修改键值对方式一:通过find获得迭代器,通过迭代器修改
pos = um.find(1);
if (pos != um.end())
{
pos->second = "one/first";
}
//修改键值对方式二:利用[]运算符重载函数进行修改(常用)
um[2] = "two/second";
for (auto e : um)
{
cout << e.first << "->" << e.second << " ";
}
cout << endl; //9->nine 1->one/first 2->two/second 3->three 4->four 6->six 8->eight
//容器中key值为3的键值对的个数
cout << um.count(3) << endl;
//容器的大小
cout << um.size() << endl;
//清空容器
um.clear();
//容器判空
cout << um.empty() << endl;
//交换两个容器的数据
unordered_map<int, string> tmp{ { 2024, "before" }, { 2025, "now" } };
um.swap(tmp);
for (auto e : um)
{
cout << e.first << "->" << e.second << " ";
}
cout << endl; //2024->before 2025->now
return 0;
}
4.unordered_multimap
unordered_multimap容器与unordered_map容器的底层数据结构是一样的,都是哈希表,其次,它们所提供的成员函数的接口都是基本一致的,这里就不再列举了,这两种容器唯一的区别就是,unordered_multimap容器允许键值冗余,即unordered_multimap容器当中存储的键值对的key值是可以重复的。
#include <iostream>
#include <string>
#include <unordered_map>
using namespace std;
int main()
{
unordered_multimap<int, string> umm;
//插入键值对(允许键值重复)
umm.insert(make_pair(2025, "吃饭"));
umm.insert(make_pair(2025, "睡觉"));
umm.insert(make_pair(2025, "敲代码"));
for (auto e : umm)
{
cout << e.first << "->" << e.second << " ";
}
cout << endl; //2025->吃饭 2025->睡觉 2025->敲代码
return 0;
}
由于unordered_multimap容器允许键值对的键值冗余,因此该容器中成员函数find和count的意义与unordered_map容器中的也有所不同:
成员函数find | 功能 |
---|---|
unordered_map容器 | 返回键值为key的键值对的迭代器 |
unordered_multimap容器 | 返回底层哈希表中第一个找到的键值为key的键值对的迭代器 |
成员函数count | 功能 |
---|---|
unordered_map容器 | 键值为key的键值对存在则返回1,不存在则返回0(find成员函数可替代) |
unordered_multimap容器 | 返回键值为key的键值对的个数(find成员函数不可替代) |
其次,由于unordered_multimap容器允许键值对的键值冗余,调用[ ]运算符重载函数时,应该返回键值为key的哪一个键值对的value的引用存在歧义,因此在unordered_multimap容器当中没有实现[ ]运算符重载函数。
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