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【C++】【数据结构】【API列表】标准库数据结构

news 2025/10/31 1:37:48

标准库数据结构

unordered_set

头文件：#include <unordered_set>

特性：

唯一性：所有元素唯一，重复插入无效
无序性：元素存储顺序不固定
自定义类型：若存储自定义类型需提供哈希函数和相等比较器

成员函数：

基本操作函数
1. 构造函数
  - unordered_set<T>()：创建空容器
  - unordered_set<T>(initializer_list)：通过初始化列表构造（如 {1, 2, 3}）
  - unordered_set<T>(size_type n)：指定初始桶数量构造
2. 插入元素
  - insert(const T& value)：插入单个元素（若已存在则不插入）
  - insert(initializer_list)：插入多个元素
  - emplace(args...)：原地构造元素插入，效率高于insert
查找与统计
1. 查找元素
  - find(const T& key)：返回指向元素的迭代器，若未找到则返回end()
  - count(const T& key)：返回元素存在次数（0或1）
2. 范围查找
  - equal_range(key)：返回包含匹配元素的迭代器范围（pair<iterator, iterator>）
删除元素
- erase(const T& key)：删除指定元素
- erase(iterator pos)：通过迭代器删除指定位置元素
- clear()：清空所有元素
容量与状态
- size()：返回当前元素数量
- empty()：判断容器是否为空
- max_size()：返回容器最大可能容纳元素数量
- load_factor()：返回当前负载因子（元素数/桶数）
- max_load_factor()：获取或设置最大负载因子阈值
哈希与桶管理
1. 哈希函数
  - hash_function()：返回容器使用的哈希函数对象
2. 桶操作
  - bucket_count()：返回当前桶的总数
  - bucket(key)：返回元素所在的桶编号
  - bucket_size(n)：返回第n个桶中的元素数量
  - rehash(n)：调整桶数量为n并重新分布元素
  - reserve(n)：预分配至少容纳n个元素的桶
迭代器相关
- begin() / end()：正向迭代器，用于遍历元素
- cbegin() / cend()：常量正向迭代器

unordered_map<K, V>

头文件：#include <unordered_map>

特性：

键唯一性：每个键唯一，重复插入会覆盖旧值
无序性：元素存储顺序由哈希函数决定，不可预测
自定义键类型：需提供哈希函数（通过特化std::hash）和相等比较器（operator==）
性能优化：预分配桶（reserve()）或调整负载因子可减少哈希冲突

成员函数：

基本操作函数
1. 构造函数
  - unordered_map<Key, T>()：创建空容器
  - unordered_map<Key, T>(initializer_list)：通过初始化列表构造键值对（如 {{"apple", 1}, {"banana", 2}}）
  - unordered_map<Key, T>(size_type n)：指定初始桶数量构造
2. 插入元素
  - insert(const pair<Key, T>& kv)：插入单个键值对（若键存在则不插入）
  - emplace(Key k, T v)：原地构造键值对插入，避免拷贝开销，效率更高
  - operator[]：通过键直接插入或修改值（若键不存在则创建默认值）
  - insert_or_assign(Key k, T v)：若键存在则覆盖旧值，否则插入新键值对（C++17引入）
查找与访问
1. 键值访问
  - at(Key k)：返回键对应的值，若键不存在抛出std::out_of_range异常
  - operator[]：通过键访问值，若键不存在则插入默认值
2. 查找操作
  - find(Key k)：返回指向键值对的迭代器，未找到则返回end()
  - count(Key k)：返回键存在的次数（0或1）
  - contains(Key k)：C++20引入，直接返回布尔值表示键是否存在
删除与清空
- erase(Key k)：删除指定键的键值对，返回删除数量（0或1）
- erase(iterator pos)：通过迭代器删除指定位置的键值对
- clear()：清空所有元素
容量与状态
- size()：返回当前元素数量
- empty()：判断容器是否为空
- max_size()：返回容器可容纳的最大元素数量（受系统限制）
- load_factor()：返回当前负载因子（元素数/桶数）
- max_load_factor()：获取或设置最大负载因子阈值（触发扩容的阈值）
哈希与桶管理
1. 哈希函数与桶操作
  - hash_function()：返回容器使用的哈希函数对象
  - bucket_count()：返回当前桶的总数
  - bucket(Key k)：返回键所在桶的编号
  - bucket_size(n)：返回第n个桶中的元素数量
  - rehash(n)：调整桶数量为n并重新分布元素
  - reserve(n)：预分配至少容纳n个元素的桶，避免多次扩容
迭代器相关
- begin() / end()：正向迭代器，用于遍历键值对
- cbegin() / cend()：常量正向迭代器