C++ map和unordered_map详解
C++ map和unordered_map详解
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概述
C++中map和unordered_map提供的是一种键值对容器,在实际开发中会经常用到,它跟Python的字典很类似,所有的数据都是成对出现的,每一对中的第一个值称之为关键字(key),每个关键字只能在map中出现一次;第二个称之为该关键字的对应值(value)。
map和unordered_map
map是一种有序的容器,底层是用红黑树实现的(什么是红黑树?),红黑树是一种自平衡的二叉树,可以保障最坏情况的运行时间,它可以做到O(logn)时间完成查找、插入、删除元素的操作。
unordered_map是一种无序的容器,底层是用哈希表实现的(哈希表-维基百科),哈希表最大的优点是把数据的查找和存储时间都大大降低。
直观对比
map | unordered_map | |
---|---|---|
优点 |
1. 有序性,可应用于有顺序要求的应用中 2. 可保证最坏情况下的运行时间 |
哈希表保证了元素的查找和存储速度都非常的快 |
缺点 |
空间占用率高,红黑树的每个节点都需要保存 父节点、子节点和红黑性质,增加了使用空间 |
哈希表的建立比较耗时 |
关于它们的适用场景,在有顺序要求的场合,肯定是要用map的;如果我们只操作一次,为了保证最坏情况下的运行时间,最好也适用map;而如果是需要经常操作,map肯定是没有unordered_map快的。因此,除了有顺序要求和有单词操作时间要求的场景下用map,其他场景都使用unordered_map。
map的使用方法
头文件:include <map>
下面的代码中都包含了std:using namespace std;
创建map对象
// Method1map<char, int> map1;map1['a'] = 88;map1['b'] = 90;map1['c'] = 85;
// Method2map<char, int> map2(map1.begin(), map1.end());
// Method3map<char, int> map3(map2);
Iterators
Name | Description |
---|---|
begin | 返回指向迭代器第一个元素的迭代器 |
end | 返回指向迭代器最后一个元素的迭代器 |
rbegin | 返回迭代器逆序第一个元素的迭代器 |
rend | 返回迭代器逆序最后一个元素的迭代器 |
cbegin | 返回常量迭代器的第一个元素的迭代器 |
cend | 返回常量迭代器的最第一个元素的迭代器 |
crbegin | 返回常量迭代器逆序的第一个元素的迭代器 |
crend | 返回常量迭代器逆序的最后一个元素的迭代器 |
int main() { map<char, int>map1; map1['a'] = 10; map1['b'] = 20; map1['c'] = 30;
map<char, int>::iterator it1; for (it1 = map1.begin(); it1 != map1.end(); ++it1) { cout << it1->first << "=>" << it1->second << endl; }
for (auto it2 = map1.rbegin(); it2 != map1.rend(); ++it2) { cout << it2->first << "=>" << it2->second << endl; }
return 0;}
Capacity
Name | Description |
---|---|
size | 返回当前vector使用数据量的大小 |
max_size | 返回vector最大可用的数据量 |
empty |
测试vector是否是空的,空返回true ,否则返回false
|
其中max_size跟实际的硬件有关,但也并不是所有的内存空间都可用,下面的代码是在32GB计算机上运行的结果
cout << map1.size() << endl; // 3cout << map1.max_size() << endl; // 178956970
Element access
获取元素可以适用[]
和at
,如果我们索引的key
并不在map对象里面,则
[]
会将这个key
保存到map对象中,对应的value
是该类型对应的初始化值;at
会抛出异常
map1['a'] = 10;map1['b'] = 20;map1['c'] = 30;cout << map1['d'] << endl; //将map1['d']=0添加到对象中cout << map1.at('e') << endl; // 抛出异常
Operations
Name | Description |
---|---|
find | 若找到该key,返回该位置的迭代器;否则返回map::end的迭代器 |
count | 包含元素计数,返回值为0或1 |
lower_bound | 返回指向所取元素的迭代器 |
upper_bound | 返回指向所取元素下一个元素的迭代器 |
equal_range |
返回一个pair,pair的第一个内容是lower_bound的结果 pair的第二个内容是upper_bound的结果 |
find
用法如下:
map<char, int>::iterator it;it = map1.find('b');cout << it->second << endl; //20cout << map1.count('a') << endl; // 1cout << map1.count('e') << endl; // 0
我们重新定义map1
为:
map1['a'] = 10; map1['b'] = 20; map1['c'] = 30; map1['d'] = 40; map1['e'] = 50;
下面来测试lower_bound
和upper_bound
:
map<char, int>::iterator itlow, itup;itlow = map1.lower_bound('b'); // itlow points to bitup = map1.upper_bound('d'); // itup points to emap1.erase(itlow, itup); // 剩下a 和 e
equal_range
返回的结果同时包含了lower_bound
和upper_bound
的结果
map1['a'] = 10; map1['b'] = 20; map1['c'] = 30; map1['d'] = 40; map1['e'] = 50;pair<map<char, int>::iterator, map<char, int>::iterator> ret;ret = map1.equal_range('b');cout << ret.first->first << "=>" << ret.first->second << endl; // b=>20cout << ret.second->first << "=>" << ret.second->second << endl; // c=>30
Modifiers
Name | Description |
---|---|
insert | 插入元素 |
erase | 删除元素 |
swap | 交换两个容器的内容 |
clear | 将容器里的内容清空,size值为0,但是存储空间没有改变 |
emplace | 插入元素(与insert有区别) |
emplace_hint | 通过hint position插入元素 |
insert
就是插入元素,有多种用法
插入某个元素
map<char, int>map1;map1['a'] = 10;map1['b'] = 20;map1['c'] = 30;map1.insert(pair<char, int>('d', 40));
通过hint position插入元素
map<char, int>::iterator it = map1.begin();map1.insert(it, pair<char, int>('x', 100));
插入range
map<char, int> map2;map2.insert(map1.begin(), map1.find('c'));
erase
有三种用法:
通过
key
删除某个元素
map1.erase('a');
通过迭代器删除某个元素
it = map1.find('a')map1.erase(it);
删除某个范围内的元素
it = map1.find('c') map1.erase(it, map1.end());
swap
用来交换两个map对象的内容
map<char, int> foo, bar; foo['x'] = 100; foo['y'] = 200; bar['a'] = 10; bar['b'] = 20; bar['c'] = 30; foo.swap(bar);
clear
用来清空map对象的内容,清空后,size变为0,但实际的存储空间不变
map1.clear();
emplace
也是插入元素,跟insert
是有区别的,emplace
没有insert
的用法多,只能插入一个元素,它是直接在map对象后面创建这个元素,因此速度很快
map1.emplace('x',100);map1.emplace('y',200);
emplace_hint
就是在emplace
的基础上增加了hint position参数
map<char, int> map1;auto it = map1.end();it = map1.emplace_hint(it, 'b', 10);map1.emplace_hint(it, 'a', 20);map1.emplace_hint(map1.end(), 'c', 30);
unordered_map的使用方法
头文件:include <unordered_map>
下面的代码中都包含了std:using namespace std;
,也包含了头文件#include<string>
创建map对象
typedef unordered_map<string, int> strIntMap;strIntMap map1;strIntMap map2({ {"Tom", 80}, {"Lucy", 85} });strIntMap map3(map2);strIntMap map4(map3.begin(), map3.end());
Iterators
由于unordered_map是无序的,因此没有逆序这个说法
Name | Description |
---|---|
begin | 返回指向迭代器第一个元素的迭代器 |
end | 返回指向迭代器最后一个元素的迭代器 |
cbegin | 返回常量迭代器的第一个元素的迭代器 |
cend | 返回常量迭代器的最第一个元素的迭代器 |
用法跟map是一样的,这里不再举例了
Capacity
Name | Description |
---|---|
size | 返回当前vector使用数据量的大小 |
max_size | 返回vector最大可用的数据量 |
empty |
测试vector是否是空的,空返回true ,否则返回false
|
这几个跟map用法也是一样的,不再举例了
Element access
获取元素可以适用[]
和at
,如果我们索引的key
并不在map对象里面,则
[]
会将这个key
保存到map对象中,对应的value
是该类型对应的初始化值;at
会抛出异常
跟map用法也是一样的
Element lookup
Name | Description |
---|---|
find | 若找到该key,返回该位置的迭代器;否则返回map::end的迭代器 |
count | 包含元素计数,返回值为0或1 |
equal_range | 返回指向所取元素的迭代器 |
这三个函数的用法跟map也是一样的
Modifiers
Name | Description |
---|---|
insert | 插入元素 |
erase | 删除元素 |
swap | 交换两个容器的内容 |
clear | 将容器里的内容清空,size值为0,但是存储空间没有改变 |
emplace | 插入元素(与insert有区别) |
emplace_hint | 通过hint position插入元素 |
insert
的用法跟map中的insert
有点区别:
unordered_map<string, int>stu_score;unordered_map<string, int> score2 = {{"Lily", 92}, {"Tom", 91}};pair<string, int> stu1("Lucy", 88);stu_score.insert(stu1); // copy insertionstu_score.insert(make_pair<string, int>("Jim", 96)); // move insertionstu_score.insert(score2.begin(), score2.end()); // range insertionstu_score.insert({{"Hanmei", 99}, {"Lilei", 88}}); // initializer list insertion
其他函数跟map用法一样
下面的两组函数都是跟底层的哈希表有关系的
Buckets
Name | Description |
---|---|
bucket_count | 返回bucket的个数 |
max_bucket_count | 返回bucket的最大数量 |
bucket_size | 返回bucket size |
bucket | 返回key值所在的bucket序号 |
Hash_policy
Name | Description |
---|---|
load_factor | 返回load factor |
max_load_factor | 设置或返回load factor的最大值 |
rehash | 设置bucket的数量 |
reserve | 控制预留空间 |
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