【C++】STL详解(十一)—— unordered_set、unordered_map的介绍及使用
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上一篇博客:【C++】STL详解(五)—— list的介绍及使用
文章目录
- unordered系列关联式容器
- unordered_set的介绍
- unordered_set的使用
- unordered_set接口的使用
- unordered_multiset
- unordered_map的介绍
- unordered_map的使用
- unordered_map的定义方式
- unordered_map接口的使用
- unordered_multimap
- 总结:
unordered系列关联式容器
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,在查询时的效率可达到O(logN),即最差情况下需要比较红黑树的高度次,当树中的结点非常多时,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,只是其底层结构不同。
unordered_set的介绍
unordered_set是不按特定顺序存储键值的关联式容器,其允许通过键值快速的索引到对应的元素。
在unordered_set中,元素的值同时也是唯一地标识它的key。
在内部,unordered_set中的元素没有按照任何特定的顺序排序,为了能在常数范围内找到指定的key,unordered_set将相同哈希值的键值放在相同的桶中。
unordered_set容器通过key访问单个元素要比set快,但它通常在遍历元素子集的范围迭代方面效率较低。
它的迭代器至少是前向迭代器。
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> us1; //构造int类型的空容器
方式二: 拷贝构造某同类型容器的复制品。
unordered_set<int> us2(us1); //拷贝构造同类型容器us1的复制品
方式三: 使用迭代器拷贝构造某一段内容。
string str("abcedf");
unordered_set<char> us3(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 44return 0;
}
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 2return 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)
unordered_map的介绍
unordered_map是存储<key, value>键值对的关联式容器,其允许通过key值快速的索引到与其对应是value。
在unordered_map中,键值通常用于唯一地标识元素,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。
在内部,unordered_map没有对<key, 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。
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。
unordered_map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。
它的迭代器至少是前向迭代器。
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<int, double> um1; //构造一个key为int类型,value为double类型的空容器
方式二: 拷贝构造某同类型容器的复制品。
unordered_map<int, double> um2(um1); //拷贝构造同类型容器um1的复制品
方式三: 使用迭代器拷贝构造某一段内容。
unordered_map<int, double> um3(um2.begin(), um2.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:
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:
#include <iostream>
#include <string>
#include <unordered_map>
using namespace std;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forfor (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{ { 2021, "before" }, { 2022, "now" } };um.swap(tmp);for (auto e : um){cout << e.first << "->" << e.second << " ";}cout << endl; //2021->before 2022->nowreturn 0;
}
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(2022, "吃饭"));umm.insert(make_pair(2022, "睡觉"));umm.insert(make_pair(2022, "敲代码"));for (auto e : umm){cout << e.first << "->" << e.second << " ";}cout << endl; //2022->吃饭 2022->睡觉 2022->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。
总结:
今天我们比较详细地完成了 unordered_set、unordered_map的介绍及使用,了解了一些有关的底层原理。接下来,我们用哈希表封装出unordered_map和unordered_set。希望我的文章和讲解能对大家的学习提供一些帮助。
当然,本文仍有许多不足之处,欢迎各位小伙伴们随时私信交流、批评指正!我们下期见~
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