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C++之unordered_set和unordered_map基本介绍

unordered_set和unordered_map

  • 引言
  • 一.unordered_set
    • 1.1概述
    • 1.2与set的差异
      • 对key的要求
        • 一、set 对键的要求
        • 二、unordered_set 对键的要求
      • 迭代器差异
      • 性能差异
  • 二、unordered_map
    • 2.1概述
    • 2.2与map的差异
      • 对key的要求
        • 一、map 对 key 的要求
        • 二、unordered_map 对 key 的要求
      • 迭代器的差异
      • 性能的差异
  • 三.unordered_multimap以及unordered_multiset

引言

在前文对map和set进行自我实现后,也对map和set有了不少的认知。但利用树状结构的效率O(logN)仍然不尽如人意。
而此文提出的哈希容器,效率达到了O(1),底层是基于哈希表实现的。
哈希表的相关内容,在下篇文章会给到详细说明。

请添加图片描述

unordered_set和unordered_map是两个非常重要的关联容器,它们提供了基于哈希表的快速查找、插入和删除操作。

  • unordered_set:存储唯一键的集合,每个元素只出现一次
  • unordered_map:存储键值对,每个键唯一对应一个值

一.unordered_set

在这里插入图片描述

1.1概述

unordered_set 是一个不包含重复元素的集合容器。它通过哈希函数将元素映射到存储位置,从而实现快速的查找操作。由于元素的存储顺序是根据哈希值确定的,因此 unordered_set 中的元素顺序是无序的。
由于unordered_set和set增删查以及使用基本一致,在这里就不做过多赘述

1.2与set的差异

对key的要求

unordered_set和set的第⼀个差异是对key的要求不同,set要求Key⽀持⼩于⽐较,⽽unordered_set要求Key⽀持转成整形且⽀持等于⽐较,要理unordered_set的这个两点要求得后续我们结合哈希表底层实现才能真正理解,也就是说这本质是哈希表的要求。

一、set 对键的要求
  • (一)比较操作
    set 是基于红黑树实现的有序容器,它需要对键进行比较以维护元素的有序性。因此,set 要求键类型必须支持比较操作,通常通过提供一个比较函数来实现。默认情况下,set 使用 std::less<T> 作为比较函数,它要求键类型必须支持 < 操作符。

  • (二)唯一性
    set 中的键是唯一的,不允许重复。如果尝试插入一个已经存在的键,插入操作将不会执行。

二、unordered_set 对键的要求
  • (一)哈希函数
    unordered_set 是基于哈希表实现的无序容器,它需要对键进行哈希操作以确定键的存储位置。因此,unordered_set 要求键类型必须提供一个哈希函数。默认情况下,unordered_set 使用 std::hash<T> 作为哈希函数,但并非所有类型都提供了默认的哈希函数。如果键类型没有默认的哈希函数,需要自定义哈希函数。

  • (二)唯一性
    unordered_set 中的键也是唯一的,不允许重复。如果尝试插入一个已经存在的键,插入操作将不会执行。

迭代器差异

unordered_set和set的第⼆个差异是迭代器的差异,set的iterator是双向迭代器,unordered_set是单向迭代器,其次set底层是红⿊树,红⿊树是⼆叉搜索树,⾛中序遍历是有序的,所以set迭代器遍历是有序+去重。⽽unordered_set底层是哈希表,迭代器遍历是⽆序+去重。

性能差异

unordered_set的增删查改更快⼀些,因为红⿊树增删查改效率是O(logN) ,⽽哈希表增删查平均效率是O(1)

二、unordered_map

在这里插入图片描述

2.1概述

unordered_map 是一个键值对的集合,其中每个键都是唯一的。它也基于哈希表实现,通过哈希函数将键映射到存储位置。与 unordered_set 类似unordered_map 中的元素顺序是无序的。

2.2与map的差异

对key的要求

一、map 对 key 的要求

map 是基于红黑树实现的有序关联容器,它对键的要求主要体现在以下几个方面:

  • (一)必须能够比较大小
    由于 map 是有序的,它需要对键进行排序。因此,键的类型必须能够进行比较大小。默认情况下,map 使用 std::less<Key> 来比较键的大小。这意味着键的类型必须支持 < 运算符。

例如,如果键的类型是 intstring,它们都支持 < 运算符,因此可以直接用作 map 的键。

map<int, string> intMap; // int 支持 < 运算符
map<string, int> stringMap; // string 支持 < 运算符

如果键的类型是一个自定义类型,那么需要提供一个比较函数。

  • (二)键必须是唯一的
    map 中的每个键都是唯一的,不允许重复。如果尝试插入一个已经存在的键,插入操作将不会执行,或者会更新该键对应的值。
二、unordered_map 对 key 的要求

unordered_map 是基于哈希表实现的无序关联容器,它对键的要求主要体现在以下几个方面:

  • (一)必须能够计算哈希值
    由于 unordered_map 是基于哈希表实现的,它需要对键进行哈希运算。因此,键的类型必须能够计算哈希值。默认情况下,unordered_map 使用 std::hash<Key> 来计算键的哈希值。

例如,如果键的类型是 intstring,它们都支持 std::hash,因此可以直接用作 unordered_map 的键。

unordered_map<int, string> intMap; // int 支持 std::hash
unordered_map<string, int> stringMap; // string 支持 std::hash

如果键的类型是一个自定义类型,那么需要提供一个哈希函数。

  • (二)键必须是唯一的
    map 一样,unordered_map 中的每个键也必须是唯一的,不允许重复。如果尝试插入一个已经存在的键,插入操作将不会执行,或者会更新该键对应的值。

迭代器的差异

map的iterator是双向迭代器,unordered_map是单向迭代器,其次map底层是红⿊树,红⿊树是⼆叉搜索树,⾛中序遍历是有序的,所以map迭代器遍历是Key有序+去重。⽽unordered_map底层是哈希表,代器遍历是Key⽆序+去重。

性能的差异

整体⽽⾔⼤多数场景下,unordered_map的增删查改更快⼀些,因为红⿊树增删查改效率是O(logN) ,⽽哈希表增删查平均效率是O(1)

三.unordered_multimap以及unordered_multiset

  • unordered_multimap/unordered_multiset跟multimap/multiset功能完全类似,⽀持Key冗余。
  • unordered_multimap/unordered_multiset跟multimap/multiset的差异也是三个⽅⾯的差异,key的要求的差异,iterator及遍历顺序的差异,性能的差异。
  • 在这里插入图片描述
http://www.dtcms.com/a/272489.html

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