unordered_map/set的使用--C++

小志biubiu

发布于 2025-02-27 21:04:41

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unordered_set系列的使用

1.1 unordered_set和unordered_multiset参考文档 https://legacy.cplusplus.com/reference/unordered_set/

unordered_set类的介绍

unordered_set的声明如下，Key就是unordered_set底层关键字的类型
unordered_set默认要求Key支持转换为整形，如果不支持或者想按自己的需求走可以自行实现支持将Key转成整形的仿函数传给第二个模板参数
unordered_set默认要求Key支持比较相等，如果不支持或者想按自己的需求走可以自行实现支持将Key比较相等的仿函数传给第三个模板参数
unordered_set底层存储数据的内存是从空间配置器申请的，如果需要可以自己实现内存池，传给第四个参数。
一般情况下，我们都不需要传后三个模板参数
unordered_set底层是用哈希桶实现，增删查平均效率是 O(1)，迭代器遍历不再有序，为了跟set区分，所以取名unordered_set。
前面部分我们已经学习了set容器的使用，set和unordered_set的功能高度相似，只是底层结构不同，有一些性能和使用的差异，这里我们只讲他们的差异部分。

template < class Key, //
unordered_set::key_type/value_type
	class Hash = hash<Key>,      // unordered_set::hasher
	class Pred = equal_to<Key>,	 // unordered_set::key_equal
	class Alloc = allocator<Key> // unordered_set::allocator_type
	> class unordered_set;

unordered_set和set的使用差异

查看文档我们会发现unordered_set的支持增删查且跟set的使用一模一样，关于使用我们这里就不再赘述和演示了。
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，要理解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。
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。
unordered_set和set的第三个差异是性能的差异，整体而言大多数场景下，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，具体可以参看下面代码的演示的对比差异。

pair<iterator,bool> insert ( const value_type& val );
size_type erase ( const key_type& k );
iterator find ( const key_type& k );

#include<unordered_set>
#include<unordered_map>
#include<set>
#include<iostream>
using namespace std;
int test_set2()
{
	const size_t N = 1000000;
	unordered_set<int> us;
	set<int> s;
	vector<int> v;
	v.reserve(N);
	srand(time(0));
	for (size_t i = 0; i < N; ++i)
	{
		//v.push_back(rand()); // N⽐较⼤时，重复值⽐较多
		v.push_back(rand()+i); // 重复值相对少
		//v.push_back(i); // 没有重复，有序
	} 
	
	size_t begin1 = clock();
	for (auto e : v)
	{
		s.insert(e);
	} 
	size_t end1 = clock();
	cout << "set insert:" << end1 - begin1 << endl;
	size_t begin2 = clock();
	us.reserve(N);
	for (auto e : v)
	{
		us.insert(e);
	} 
	size_t end2 = clock();
	cout << "unordered_set insert:" << end2 - begin2 << endl;
	int m1 = 0;
	size_t begin3 = clock();
	for (auto e : v)
	{
		auto ret = s.find(e);
		if (ret != s.end())
		{
			++m1;
		}
	} 
	size_t end3 = clock();
	cout << "set find:" << end3 - begin3 << "->" << m1 << endl;
	int m2 = 0;
	size_t begin4 = clock();
	for (auto e : v)
	{
		auto ret = us.find(e);
		if (ret != us.end())
		{
			++m2;
		}
	} 
	size_t end4 = clock();
	cout << "unorered_set find:" << end4 - begin4 << "->" << m2 << endl;
	cout << "插⼊数据个数：" << s.size() << endl;
	cout << "插⼊数据个数：" << us.size() << endl << endl;
	size_t begin5 = clock();
	for (auto e : v)
	{
		s.erase(e);
	} 
	size_t end5 = clock();
	cout << "set erase:" << end5 - begin5 << endl;
	size_t begin6 = clock();
	for (auto e : v)
	{
		us.erase(e);
	} 
	size_t end6 = clock();
	cout << "unordered_set erase:" << end6 - begin6 << endl << endl;
	return 0;
} 
int main()
{
	test_set2();
	return 0;
}

unordered_map和map的使用差异

查看文档我们会发现unordered_map的支持增删查改且跟map的使用一模一样，关于使用我们这里就不再赘述和演示了。
unordered_map和map的第一个差异是对key的要求不同，map要求Key支持小于比较，而unordered_map要求Key支持转成整形且支持等于比较，要理解unordered_map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。
unordered_map和map的第二个差异是迭代器的差异，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，迭代器遍历是Key无序+去重。
unordered_map和map的第三个差异是性能的差异，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，而哈希表增删查平均效率是，具体可以参看下面代码的演示的对比差异。

pair<iterator,bool> insert ( const value_type& val );
size_type erase ( const key_type& k );
iterator find ( const key_type& k );
mapped_type& operator[] ( const key_type& k );

unordered_multimap/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。