C++ 各种map对比

特点比较

1. std::map

• 底层实现：基于红黑树（一种自平衡的二叉搜索树）。
• 元素顺序：元素按照键（key）的升序排列。
• 键的唯一性：每个键只能出现一次，插入重复键的元素会被忽略。
• 查找效率：查找操作的时间复杂度为 $O(logn)$，其中 $n$ 是容器中元素的数量。
• 插入和删除效率：插入和删除操作的时间复杂度也为 $O(logn)$。

2. std::unordered_map

• 底层实现：基于哈希表。
• 元素顺序：元素没有特定的顺序，存储位置由键的哈希值决定。
• 键的唯一性：每个键只能出现一次，插入重复键的元素会覆盖原有的元素。
• 查找效率：平均情况下，查找操作的时间复杂度为 $O(1)$，但在最坏情况下可能达到 $O(n)$。
• 插入和删除效率：平均情况下，插入和删除操作的时间复杂度为 $O(1)$。

3. std::multimap

• 底层实现：同样基于红黑树。
• 元素顺序：元素按照键的升序排列。
• 键的唯一性：允许键重复，即可以有多个元素具有相同的键。
• 查找效率：查找操作的时间复杂度为 $O(logn)$。
• 插入和删除效率：插入和删除操作的时间复杂度为 $O(logn)$。

4. std::unordered_multimap

• 底层实现：基于哈希表。
• 元素顺序：元素没有特定的顺序，由键的哈希值决定存储位置。
• 键的唯一性：允许键重复。
• 查找效率：平均情况下，查找操作的时间复杂度为 $O(1)$，最坏情况下为 $O(n)$。
• 插入和删除效率：平均情况下，插入和删除操作的时间复杂度为 $O(1)$。

5. hash_map（SGI STL 扩展）

• 底层实现：基于哈希表。
• 元素顺序：元素没有特定的顺序，由键的哈希值决定存储位置。
• 键的唯一性：每个键只能出现一次，插入重复键的元素会覆盖原有的元素。
• 查找效率：平均情况下，查找操作的时间复杂度为 $O(1)$，最坏情况下为 $O(n)$。
• 插入和删除效率：平均情况下，插入和删除操作的时间复杂度为 $O(1)$。
  在早期的 C++ 标准（如 C++98、C++03）中有 hash_map，不过它并非标准库的一部分，而是来自于 SGI STL 扩展。在 C++11 及以后的标准中，hash_map 被 std::unordered_map 替代，std::unordered_map 成为标准的哈希表实现。不过有些编译器仍然支持 hash_map，下面为你加入 hash_map 并进行比较，同时给出相应的 C++ 示例代码。

C++ 示例代码

#include <iostream>
#include <map>
#include <unordered_map>
#include <ext/hash_map>  // 对于支持 hash_map 的编译器

// 演示 std::map 的使用
void testStdMap() {
    std::map<int, std::string> myMap;
    myMap[1] = "apple";
    myMap[2] = "banana";
    myMap[1] = "cherry";  // 键 1 重复，会覆盖原有的值

    std::cout << "std::map:" << std::endl;
    for (const auto& pair : myMap) {
        std::cout << pair.first << ": " << pair.second << std::endl;
    }
}

// 演示 std::unordered_map 的使用
void testUnorderedMap() {
    std::unordered_map<int, std::string> myUnorderedMap;
    myUnorderedMap[1] = "apple";
    myUnorderedMap[2] = "banana";
    myUnorderedMap[1] = "cherry";  // 键 1 重复，会覆盖原有的值

    std::cout << "\nstd::unordered_map:" << std::endl;
    for (const auto& pair : myUnorderedMap) {
        std::cout << pair.first << ": " << pair.second << std::endl;
    }
}

// 演示 std::multimap 的使用
void testMultiMap() {
    std::multimap<int, std::string> myMultiMap;
    myMultiMap.insert({1, "apple"});
    myMultiMap.insert({2, "banana"});
    myMultiMap.insert({1, "cherry"});  // 键 1 重复，允许插入

    std::cout << "\nstd::multimap:" << std::endl;
    for (const auto& pair : myMultiMap) {
        std::cout << pair.first << ": " << pair.second << std::endl;
    }
}

// 演示 std::unordered_multimap 的使用
void testUnorderedMultiMap() {
    std::unordered_multimap<int, std::string> myUnorderedMultiMap;
    myUnorderedMultiMap.insert({1, "apple"});
    myUnorderedMultiMap.insert({2, "banana"});
    myUnorderedMultiMap.insert({1, "cherry"});  // 键 1 重复，允许插入

    std::cout << "\nstd::unordered_multimap:" << std::endl;
    for (const auto& pair : myUnorderedMultiMap) {
        std::cout << pair.first << ": " << pair.second << std::endl;
    }
}

// 演示 hash_map 的使用
void testHashMap() {
    __gnu_cxx::hash_map<int, std::string> myHashMap;
    myHashMap[1] = "apple";
    myHashMap[2] = "banana";
    myHashMap[1] = "cherry";  // 键 1 重复，会覆盖原有的值

    std::cout << "\nhash_map:" << std::endl;
    for (const auto& pair : myHashMap) {
        std::cout << pair.first << ": " << pair.second << std::endl;
    }
}

int main() {
    testStdMap();
    testUnorderedMap();
    testMultiMap();
    testUnorderedMultiMap();
    testHashMap();

    return 0;
}

代码解释

• testStdMap 函数演示了 std::map 的使用，插入重复键的元素会覆盖原有的值，元素按照键的升序排列。
• testUnorderedMap 函数演示了 std::unordered_map 的使用，插入重复键的元素也会覆盖原有的值，元素没有特定的顺序。
• testMultiMap 函数演示了 std::multimap 的使用，允许插入重复键的元素，元素按照键的升序排列。
• testUnorderedMultiMap 函数演示了 std::unordered_multimap 的使用，允许插入重复键的元素，元素没有特定的顺序。
• testHashMap 函数演示了 hash_map 的使用，插入重复键的元素会覆盖原有的值，元素没有特定的顺序。

需要注意的是，hash_map 不是标准 C++ 的一部分，如果你使用的编译器不支持 ext/hash_map 头文件，代码可能无法编译。建议优先使用标准的 std::unordered_map。