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unordered_map详解

unordered_map介绍

unordered_map 是关联容器,含有带唯一键的键(key;it->first)-值(value;it->second) pair 。搜索、插入和元素移除拥有平均常数时间复杂度。

元素在内部不以任何特定顺序排序,而是组织进桶中。元素放进哪个桶完全依赖于其键的哈希。这允许对单独元素的快速访问,因为一旦计算哈希,则它准确指代元素所放进的桶。

Hashtable和bucket

由于unordered_map内部采用的hashtable的数据结构存储,所以,每个特定的key会通过一些特定的哈希运算映射到一个特定的位置,我们知道,hashtable是可能存在冲突的(多个key通过计算映射到同一个位置),在同一个位置的元素会按顺序链在后面。所以把这个位置称为一个bucket是十分形象的(像桶子一样,可以装多个元素)。

函数使用

1.成员函数(构造函数,赋值运算)

函数 功能说明
unordered_map() : unordered_map( size_type(/implementation-defined/) ) 默认构造函数,构造空容器。
template< class InputIt > unordered_map( InputIt first, InputIt last,size_type bucket_count,const Hash& hash,const Allocator& alloc ) : unordered_map(first, last, bucket_count, hash, key_equal(), alloc) {} 列表构造函数,构造拥有范围 [first, last) 的内容的容器。
unordered_map( const unordered_map& other ); 复制构造函数。
unordered_map( unordered_map&& other ); 移动构造函数。用移动语义构造拥有 other 内容的容器。
unordered_map( std::initializer_list<value_type> init,size_type bucket_count,const Allocator& alloc ) : unordered_map(init, bucket_count,Hash(), key_equal(), alloc) {} 范围构造函数,构造拥有 initializer_list init 内容的容器,同 unordered_map(init.begin(), init.end()) 。参数
unordered_map& operator**=**( const unordered_map& other ); 复制赋值运算符。以 other 的副本替换内容。
unordered_map& operator**=**( unordered_map&& other ); 移动赋值运算符。用移动语义以 other 的内容替换内容(即从 other 移动 other 中的数据到此容器中)。
unordered_map& operator**=**( std::initializer_list<value_type> ilist ); 以 initializer_list ilist 所标识者替换内容。

实现

#include <iostream>
#include <unordered_map>

using namespace std;

int main()
{
  
    // 默认构造函数:空 unordered_map
    unordered_map<int, string> m1;

    // 列表构造函数
    unordered_map<int, string> m2 = {
   {
  1,"This"},{
  2,"is"} };

    // 复制构造函数
    unordered_map<int, string> m3 = m2;

    // 移动构造函数
    unordered_map<int, string> m4 = move(m3);

    // 范围构造函数
    unordered_map<int, string> m5(m3.begin(), m3.end());


    return 0;
}

2.迭代器(begin();cbegin();end();cend())

迭代器 功能说明
iterator begin() ; 返回指向 unordered_map 首元素的迭代器。若 unordered_map 为空,则返回的迭代器将等于 end() 。
const_iterator cbegin() const ; 返回指向 unordered_map 首元素的迭代器。若 unordered_map 为空,则返回的迭代器将等于 end() 。
iterator end() ; 返回指向 unordered_map 末元素后一元素的迭代器。此元素表现为占位符;试图访问它导致未定义行为。
const_iterator cend() const; 返回指向 unordered_map 末元素后一元素的迭代器。此元素表现为占位符;试图访问它导致未定义行为。
#include <iostream>
#include <unordered_map>

using namespace std;

int main()
{
  
    
    unordered_map<int, string> m1 = {
   {
  1,"This"},{
  2,"is"},{
  3,"an"},{
  4,"apple"} };
    
    
    for (auto it = m1.begin(); it != m1.end(); it++)
    {
  
        cout << it->first <<"  " <<it->second << endl;
    }


    return 0;
}

3.容量(empty();size();max_size()

函数 功能
bool empty() const ; 检查容器是否无元素,即是否 begin() == end() 。
size_type size() const ; 返回容器中的元素数,即 std::distance(begin(), end()) 。
size_type max_size() const ; 返回根据系统或库实现限制的容器可保有的元素最大数量,即对于最大容器的 std::distance(begin(), end()) 。
#include <iostream>
#include <unordered_map>

using namespace std;

int main()
{
  
    
    unordered_map<int, string> m1 = {
   {
  1,"This"},{
  2,"is"},{
  3,"an"},{
  4,"apple"} };
    
    
    cout << "m1.empty():" << m1.empty() << endl;
    cout << "m1.size():" << m1.size() << endl;
    cout << "m1.max_size():" << m1.max_size() << endl;


    return 0;
}

3.修改器(clear;insert;insert_or_assign;emplace;emplace_hint;try_emplace;erase;swap;extract;merge)

函数 功能
void clear() ; 从容器擦除所有元素。此调用后 size() 返回零。
std::pair<iterator,bool> insert( const value_type& value ); 插入 value 。
iterator insert( const_iterator hint, value_type&& value ) 插入 value ,以 hint 为应当开始搜索的位置的非强制建议。
template< class InputIt >
void insert( InputIt first, InputIt last ); 插入来自范围 [first, last) 的元素。
void insert( std::initializer_list<value_type> ilist ); 插入来自 initializer_list ilist 的元素。
template
std::pair<iterator, bool> insert_or_assign(const key_type& k, M&& obj); 若等价于 k 的键已存在于容器中,则赋值 std::forward(obj) 给对应于键 k 的 mapped_type 。若键不存在,则如同用 insert 插入从 value_type(k, std::forward(obj)) 构造的新值。
template< class… Args >
std::pair<iterator,bool> emplace( Args&&… args ); 容器中无拥有该关键的元素,则插入以给定的 args 原位构造的新元素到容器。
template <class… Args>
iterator emplace_hint( const_iterator hint, Args&&… args ); 插入新元素到容器,以 hint 为应当放置新元素位置的建议。原位构造元素,即不进行复制或移动操作。
template <class… Args>
pair<iterator, bool> try_emplace(const key_type& k, Args&&… args); 若容器中已存在等价于 k 的关键,则不做任何事。
iterator erase( iterator pos ); 移除位于 pos 的元素
iterator erase( const_iterator first, const_iterator last ); 移除范围 [first; last) 中的元素,它必须是 *this 中的合法范围。
size_type erase( const key_type& key ); 移除键等价于 key 的元素(如果存在一个)。
template< class K >
size_type erase( K&& x ); 移除键比较等价于值 x 的元素(如果存在一个)。
void swap( unordered_map& other ); 将内容与 other 的交换。不在单独的元素上调用任何移动、复制或交换操作。
node_type extract( const_iterator position ); 解链含 position 所指向元素的结点并返回占有它的结点柄。
node_type extract( const key_type& k ); 若容器拥有元素而其关键等于 x ,则从容器解链该元素并返回占有它的结点柄。
template<class H2, class P2>
void merge( std::unordered_map<Key, T, H2, P2, Allocator>& source ); 试图提取(“接合”) source 中每个元素,并用 *this 的散列函数与键相等谓词插入到 *this 。
#include <iostream>
#include <unordered_map>

using namespace std;

int main()
{
  
    
    unordered_map<int, string> m1 = {
   {
  1,"This"},{
  2,"is"},{
  3,"an"},{
  4,"apple"} };
    unordered_map<int, string> m2;
    m1.insert({
   5,"three" });
    m1.insert_or_assign(6,"windows" );
    m1.emplace(7, "u盘");
    m1.try_emplace(8, "u盘");

    cout << "m1----------" << endl;
    for (auto it = m1.begin(); it != m1.end(); it++)
    {
  
        cout << it->first << "-->" << it->second << endl;
    }

    m1.erase(m1.begin());
    cout << "m1----------" << endl;
    for (auto it = m1.begin(); it != m1.end(); it++)
    {
  
        cout << it->first << "-->" << it->second << endl;
    }
    m1.swap(m2);
    cout << "m1----------" << endl;
    for (auto it = m1.begin(); it != m1.end(); it++)
    {
  
        cout << it->first << "-->" << it->second << endl;
    }
    cout << "m2----------" << endl;
    for (auto it = m2.begin(); it != m2.end(); it++)
    {
  
        cout << it->first << "-->" << it->second << endl;
    }
    

    return 0;
}

4.查找(at;operator[];count; find;contains;equal_range;)

函数 功能
T& at( const Key& key ); 返回到拥有等于 key 的关键的元素被映射值的引用。
T& operator[]( const Key& key ); 返回到映射到等于 key 的键的值的引用,若这种键不存在则进行插入。
T& operator[]( Key&& key ); 返回到映射到等于 key 的键的值的引用,若这种键不存在则进行插入。
size_type count( const Key& key ) const; 返回拥有比较等于指定参数 key 的关键的元素数,因为此容器不允许重复故为 1 或 0 。
template< class K >
size_type count( const K& x ) const; 返回键比较等价于指定参数 x 的元素数。
iterator find( const Key& key ); 寻找键等于 key 的的元素。
bool contains( const Key& key ) const; 检查容器中是否有键等价于 key 的元素。若有这种元素则为 true ,否则为 false 。
std::pair<iterator,iterator> equal_range( const Key& key ); 返回容器中所有键等于 key 的元素范围。范围以二个迭代器定义,指向所需范围的首元素
std::pair<const_iterator,const_iterator> equal_range( const Key& key ) const; 返回容器中所有键等于 key 的元素范围。范围以二个迭代器定义,指向范围的尾后一位元素
#include <iostream>
#include <unordered_map>

using namespace std;

int main()
{
  
    
    unordered_map<int, string> m1 = {
   {
  1,"This"},{
  2,"is"},{
  3,"an"},{
  4,"apple"},{
  1,"summer"} };

    cout << "m1----------" << endl;
    for (auto it = m1.begin(); it != m1.end(); it++)
    {
  
        cout << it->first << "-->" << it->second << endl;
    }

    string x = m1.at(1);
    cout << "m1.at(1): " << x << endl;

    m1[1] = "paper";//更新既存值
    m1[6] = "water";//插入新值

    cout << "m1.count(1): " << m1.count(1) << endl;
    
    auto it = m1.find(2);
    cout << it->first << "-->" << it->second << endl;

    auto range = m1.equal_range(1);
    for (it = range.first; it != range.second; ++it) 
    {
  
        std::cout << it->first << "--->"<< it->second << '\n';
    }

    cout << "m1----------" << endl;
    for (auto it = m1.begin(); it != m1.end(); it++)
    {
  
        cout << it->first << "-->" << it->second << endl;
    }
       

    return 0;
}


补充find()函数用法

#include <iostream>
#include <unordered_map>

using namespace std;

int main()
{
  
    unordered_map<int, int> map;
    map.insert({
   4,1 });
    map.insert({
   5,1 });
    map.insert({
   6,2 });

    if (map.find(5) != map.end())
    {
  
        cout << "success";
    }

    return 0;
}

5.桶接口(begin;cbegin;end;cend;bucket_count;max_bucket_count;bucket_size;bucket)

桶接口 功能
local_iterator begin( size_type n ); 返回指向下标为 n 的桶首元素的迭代器。
const_local_iterator cbegin( size_type n ) const; 返回指向下标为 n 的桶首元素的迭代器。
local_iterator end( size_type n ); 返回后随下标为 n 的桶的最后元素的元素的迭代器。
const_local_iterator cend( size_type n ) const; 返回后随下标为 n 的桶的最后元素的元素的迭代器。
size_type bucket_count() const; 返回容器中的桶数。
size_type max_bucket_count() const; 返回容器由于系统或库实现限制的能保有的最大桶数。
size_type bucket_size( size_type n ) const; 返回下标为 n 的桶中的元素数。
size_type bucket( const Key& key ) const; 返回关键 key 的桶的下标。始终会在此桶中找到关键等于 key 的元素(若存在)。返回值仅对 bucket_count() 返回相同值的容器实例合法。若 bucket_count() 为零则行为未定义。
#include <iostream>
#include <unordered_map>

using namespace std;

int main()
{
  
    
    unordered_map<int, string> m1 = {
   {
  1,"This"},{
  2,"is"},{
  3,"an"},{
  4,"apple"},{
  5,"summer"} };

    int n = m1.bucket_count();//返回桶数
    cout << "m1.bucket_count():  " << n << endl;
       
    for (int i = 0; i < n; i++)
    {
  
        cout << "bucket[" << i << "]" << ".size()" << m1.bucket_size(i) << "contains: ";
        for (auto it = m1.begin(i); it != m1.end(i); it++)
        {
  
            cout << "[" << it->first << "-->" << it->second << "]";
        }
        cout << endl;
    }

    cout << "1 in the bucket" << m1.bucket(1) << endl;

    return 0;
}

6.哈希策略(load_factor;max_load_factor;rehash;reserve)

哈希策略 功能
float load_factor() const; 返回每个桶元素的平均数,即 size() 除以 bucket_count() 。
float max_load_factor() const; 管理最大加载因子(每个桶的平均元素数)。返回最大加载因子。
void max_load_factor( float ml ); 管理最大加载因子(每个桶的平均元素数)。设置最大加载因子为 ml 。
void rehash( size_type count ); 设置桶数为 count 并重哈希容器,即考虑桶总数已改变,再把元素放到适当的桶中。
void reserve( size_type count ); 设置桶数为适应至少 count 个元素,而不超出最大加载因子所需的数,并重哈希容器,即考虑桶数已更改后将元素放进适合的桶。
#include <iostream>
#include <unordered_map>

using namespace std;

int main()
{
  
    
    unordered_map<int, string> m1 = {
   {
  1,"This"},{
  2,"is"},{
  3,"an"},{
  4,"apple"},{
  5,"summer"} };

    int n = m1.bucket_count();//返回桶数
    cout << "m1.bucket_count():  " << n << endl;
       
    for (int i = 0; i < n; i++)
    {
          
        cout << "buckst's load_factor:(每个桶的平均元素数量) " << m1.load_factor() <<"  ";
        cout << "bucket[" << i << "]" << ".size():" << m1.bucket_size(i) << "contains: ";

        for (auto it = m1.begin(i); it != m1.end(i); it++)
        {
  
            cout << "[" << it->first << "-->" << it->second << "]";
        }
        cout << endl;
    }

    cout << "1 in the bucket" << m1.bucket(1) << endl;

    m1.rehash(16);
    for (int i = 0; i < n; i++)
    {
  
        cout << "buckst's load_factor:(每个桶的平均元素数量) " << m1.load_factor() << "  ";
        cout << "bucket[" << i << "]" << ".size():" << m1.bucket_size(i) ;

        
        cout << endl;
    }

    return 0;
}

7.观察器(hash_function;key_eq)

观察期 功能说明
hasher hash_function() const; 返回对关键哈希的函数。
key_equal key_eq() const; 返回比较关键相等性的函数。

8.非成员函数(operator==;std::swap;erase_if;)

非成员函数 功能
template< class Key, class T, class Hash, class KeyEqual, class Allocator >bool operator==( const std::unordered_map<Key,T,Hash,KeyEqual,Allocator>& lhs,const std::unordered_map<Key,T,Hash,KeyEqual,Allocator>& rhs ); 比较二个无序容器的内容。若下列条件成立则二个无序容器 lhs 与 rhs 相等:lhs.size() ==== rhs.size()从 lhs.equal_range(lhs_eq1) 获得的每组等价元素 [lhs_eq1, lhs_eq2) 拥有在另一容器中从 rhs.equal_range(rhs_eq1) 获得的对应等价元素组 [rhs_eq1, rhs_eq2) ,且它们拥有下列属性:std::distance(lhs_eq1, lhs_eq2) == == std::distance(rhs_eq1, rhs_eq2) 。std::is_permutation(lhs_eq1, lhs_eq2, rhs_eq1) == true 。
template< class Key, class T, class Hash, class KeyEqual, class Alloc >void swap( std::unordered_map<Key,T,Hash,KeyEqual,Alloc>& lhs, std::unordered_map<Key,T,Hash,KeyEqual,Alloc>& rhs ); 为 std::unordered_map 特化 std::swap 算法。交换 lhs 与 rhs 的内容。调用 lhs.swap(rhs) 。
#include <iostream>
#include <unordered_map>

using namespace std;

int main()
{
  
    
    unordered_map<int, string> m1 = {
   {
  1,"This"},{
  2,"is"},{
  3,"an"},{
  4,"apple"},{
  5,"summer"} };

    unordered_map<int, string> m2 = {
   {
  1,"This"} };


    bool tag = (m1 == m2) ? true : false;
    cout << tag;

    swap(m1, m2);

    cout << "m1---------------" << endl;
    for (auto it = m1.begin(); it != m1.end(); it++)
    {
  
        cout << it->first << "-->" << it->second << endl;
    }
    
    cout << "m2---------------" << endl;
    for (auto it = m2.begin(); it != m2.end(); it++)
    {
  
        cout << it->first << "-->" << it->second << endl;
    }

    return 0;
}

END!!!