【cpp Trip第2站】map，set，hash
C++中的map、set和hash容器介绍
1. map（映射）
map是C++ STL中的关联容器，它存储键值对（key-value pairs），并根据键自动排序。
特点：
• 基于红黑树实现，保持元素有序
• 键唯一（不允许重复）
• 查找、插入、删除操作的时间复杂度为O(log n)
基本用法：
#include
std::map<std::string, int> ageMap;
// 插入元素
ageMap[“Alice”] = 25;
ageMap[“Bob”] = 30;
ageMap.insert({“Charlie”, 28});
// 访问元素
int aliceAge = ageMap[“Alice”];
// 遍历
for (const auto& pair : ageMap) {
std::cout << pair.first << ": " << pair.second << std::endl;
}
// 查找
if (ageMap.find(“Bob”) != ageMap.end()) {
std::cout << “Bob found!” << std::endl;
}
变体：
• multimap：允许键重复的map
• unordered_map：基于哈希表的map，不排序，查找更快（平均O(1)）
2. set（集合）
set是存储唯一元素的容器，元素自动排序。
特点：
• 基于红黑树实现
• 元素唯一且有序
• 查找、插入、删除操作的时间复杂度为O(log n)
基本用法：
#include
std::set numbers;
// 插入元素
numbers.insert(3);
numbers.insert(1);
numbers.insert(4);
// 遍历
for (int num : numbers) {
std::cout << num << " ";
}
// 查找
if (numbers.find(3) != numbers.end()) {
std::cout << “3 found in set” << std::endl;
}
变体：
• multiset：允许元素重复的set
• unordered_set：基于哈希表的set，不排序，查找更快（平均O(1)）
3. hash（哈希表）
在C++中，哈希表主要通过unordered_map和unordered_set实现。
特点：
• 基于哈希表实现
• 元素无序
• 平均情况下查找、插入、删除操作的时间复杂度为O(1)
• 最坏情况下（哈希冲突严重）可能退化为O(n)
基本用法：
unordered_map:
#include <unordered_map>
#include
std::unordered_map<std::string, int> phonebook;
phonebook[“Alice”] = 123456;
phonebook[“Bob”] = 987654;
// 访问
int aliceNumber = phonebook[“Alice”];
// 遍历
for (const auto& entry : phonebook) {
std::cout << entry.first << ": " << entry.second << std::endl;
}
unordered_set:
#include <unordered_set>
std::unordered_setstd::string names;
names.insert(“Alice”);
names.insert(“Bob”);
if (names.count(“Alice”) > 0) {
std::cout << “Alice is in the set” << std::endl;
}
比较与选择
特性 map/set unordered_map/unordered_set
实现方式 红黑树 哈希表
元素顺序 有序 无序
查找性能 O(log n) 平均O(1)，最坏O(n)
内存使用 通常较少 通常较多
适用场景 需要有序访问 需要快速查找，不关心顺序
选择建议：
• 如果需要元素有序，使用map/set
• 如果只需要快速查找，不关心顺序，使用unordered_map/unordered_set
• 如果数据量很大且哈希函数良好，哈希表通常性能更好