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3. unordered_set/unordered_multiset底层结构
3. unordered_map/unordered_multimap底层结构
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,在查询时效率可达到
logN,即最差情况下需要比较红黑树的高度次,当树中的节点非常多时,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系列的底层结构是哈希表。
一、unordered_set
1. 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。
它的迭代器是单向迭代器。
2. unordered_set的使用
常用接口的介绍
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 |
获取容器中的元素个数 |
empty |
判断容器是否为空 |
clear |
清空容器 |
swap |
交换两个容器的数据 |
count |
获取容器中指定元素的元素个数 |
迭代器的介绍
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 |
cbegin |
const迭代器(功能和begin类似) |
cend |
const迭代器(功能和end类似) |
#include <iostream>
#include <unordered_set>
using namespace std;
int main()
{
unordered_set<int> us; //构造
/****************插入操作*********************/
//插入指定的元素(只有去重的功能,没有排序的功能)
us.insert(7);
us.insert(1);
us.insert(1);
us.insert(2);
us.insert(6);
us.insert(5);
unordered_set<int> us1(us);//拷贝构造
unordered_set<int> us2(us1.begin(), us1.end());//迭代器区间构造
/****************遍历操作*********************/
//遍历方式1 --- 范围for遍历
for(auto e : us)
{
cout << e << " ";
}
cout << endl; // 打印结果:5 6 2 1 7(其结果不一定是按照插入的顺序打印的)
//遍历方式2 --- 迭代器遍历
unordered_set<int>::iterator it1 = us.begin();
//auto it2 = us.begin(); //可以使用auto自动推到类型
while(it1 != us.end())
{
cout << *it1 << " ";
it1++;
}
cout << endl;// 打印结果:5 6 2 1 7
/****************删除操作*********************/
//删除方式1 --- 指定元素删除
us.erase(5);
//删除方式2 --- 通过find函数找到指定的元素删除
unordered_set<int>::iterator pos1 = us.find(6);//查找元素6,并返回该迭代器
//auto pos2 = us.find(6);//可以使用auto自动推到类型
if(pos1 != us.end())
{
us.erase(6);
}
/****************其他操作*********************/
cout << us.size() << endl; //容器中的元素个数
cout << us.count(7) << endl;//容器中元素7的个数
cout << us.empty() << endl; //判断容器是否为空
us.clear();//清空容器
return 0;
}
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;
//插入指定的元素(允许元素重复)
ums.insert(7);
ums.insert(1);
ums.insert(1);
ums.insert(2);
ums.insert(6);
ums.insert(5);
for(auto e : ums)
{
cout << e << " ";
}
cout << endl;// 5 6 2 1 1 7
return 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:
find函数 |
功能 |
unordered_set |
返回键值为val的元素的迭代器 |
unordered_multiset |
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 |
count函数 |
功能 |
unordered_set |
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 |
返回键值为val的元素个数(find成员函数不可替代) |
3. unordered_set/unordered_multiset底层结构
底层结构会在后续博客中模拟实现,这里只需要大概了解即可。
二、unordered_map
1.
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keys快速的索引到与其对应的
value。
在unordered_map中,键值通常用于惟一地标识元素,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<kye, 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_maps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。
它的迭代器是单向迭代器。
2. unordered_map的
使用
常用接口的介绍
成员函数 |
功能 |
---|---|
insert |
插入键值对 |
erase |
删除指定key的键值对 |
find |
查找指定指定key的键值对 |
size |
获取容器中的元素个数 |
empty |
判断容器是否为空 |
clear |
清空容器 |
swap |
交换两个容器的数据 |
count |
获取容器中指定元素的元素个数 |
迭代器的介绍
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 |
cbegin |
const迭代器(功能和begin类似) |
cend |
const迭代器(功能和end类似) |
#include <iostream>
#include <unordered_map>
#include <string>
using namespace std;
int main()
{
unordered_map<string, string> um;//构造
/**********************插入操作****************************/
//插入方式1 --- 通过匿名对象插入
um.insert(pair<string, string>("left", "左边"));
um.insert(pair<string, string>("right", "右边"));
//插入方式2 --- 通过make_pair函数模板插入
um.insert(make_pair("boy", "男孩"));
um.insert(make_pair("girl", "女孩"));
//插入方式3 --- 通过operator[]插入(常用)
um["top"] = "顶部";
um["bottom"] = "底部";
um["map"] = "地图";
unordered_map<string, string> um1(um); //拷贝构造
unordered_map<string, string> um2(um1.begin(), um1.end());//迭代器区间构造
/**********************遍历操作****************************/
//遍历操作1 --- 范围for遍历
for(auto e : um)
{
cout << e.first << "-->" << e.second << " ";
}
cout << endl;
//遍历操作2 --- 迭代器遍历
unordered_map<string, string>::iterator it1 = um.begin();
//auto it2 = um.begin(); //自动推导
while(it1 != um.end())
{
cout << it1->first << "-->" << it1->second << " ";
//cout << (*it1).first << "-->" << (*it1).second << " "; //也可以通过解引用拿到pair对象,找到first和second
it1++;
}
/**********************删除操作****************************/
//删除方式1 --- 根据key删除
um.erase("left");
//删除方式2 --- 根据迭代器删除
unordered_map<string, string>::iterator pos = um.find("right");
if(pos != um.end())
{
um.erase(pos);
}
/**********************修改操作****************************/
//修改操作1 --- 通过find函数获取对应的迭代器,进行修改
pos = um.find("map");
if(pos != um.end())
{
pos->second = "映射";
}
//修改操作2 --- 通过operator[]进行修改(常用)
um["map"] = "地图、映射";
/**********************其他操作****************************/
cout << um.size() << endl; //容器的元素个数
cout << um.count("map") << endl;//返回对应key值的个数
cout << um.empty() << endl; //判断容器是否为空
um.clear();//清空容器
return 0;
}
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<string, string> umm;
//插入键值对(允许键值重复)
umm.insert(make_pair("map", "地图"));
umm.insert(make_pair("map", "分布图"));
umm.insert(make_pair("map", "映射"));
for (auto e : umm)
{
cout << e.first << "->" << e.second << " ";
}
cout << endl;
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:
find函数 |
功能 |
unordered_map |
返回键值为key的键值对的迭代器 |
unordered_multimap |
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 |
count函数 |
功能 |
unordered_ map |
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_multi map |
返回键值为key的键值对的个数(find成员函数不可替代) |
注:unordered_multi
map不支持operator[ ]。
3. unordered_map/unordered_multimap底层结构
底层结构会在后续博客中模拟实现,这里只需要大概了解即可。