【C++】unordered 系列关联式容器

文章目录

• 1. unordered 系列关联式容器
• 2. unordered_map
• • 2.1 unordered_map 的文档介绍
  • 2.2 unordered_map 的接口说明
• 3. unordered_set
• 4. 在线 OJ

1. 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 ，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，本文中只对 unordered_map 和 unordered_set 进行介绍。

2. unordered_map

2.1 unordered_map 的文档介绍

unordered_map

1. 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。
2. 在 unordered_map 中，键值通常用于唯一的标识元素，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。
3. 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。
4. 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。
5. 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。
6. 它的迭代器至少是前向迭代器。

2.2 unordered_map 的接口说明

1. unordered_map 的构造

   函数声明	功能介绍
   unordered_map	构造不同格式的 unordered_map 对象

2. unordered_map 的容量

   函数声明	功能介绍
   bool empty() const	检测 unordered_map 是否为空
   size_t size() const	获取 unordered_map 的有效元素个数

3. unordered_map 的迭代器

   函数声明	功能介绍
   begin	返回 unordered_map 第一个元素的迭代器
   end	返回 unordered_map 最后一个元素下一个位置的迭代器
   cbegin	返回 unordered_map 第一个元素的 const 迭代器
   cend	返回 unordered_map 最后一个元素下一个位置的 const 迭代器

4. unordered_map 的元素访问

   函数声明	功能介绍
   operator[]	返回 key 对应的 value，没有返回一个默认值

   注意：该函数中实际调用哈希桶的插入操作，用参数 key 与 V() 构造一个默认值往底层哈希桶中插入，如果 key 不再哈希桶中，插入成功，返回 V()；插入失败，说明 key 已经在哈希桶中，将 key 对应的 value 返回。

5. unorder_map 的查询

   函数声明	功能介绍
   iterator find(const K& key)	返回 key 在哈希桶中的位置
   size_t count(const K& key)	返回哈希桶中关键码为 key 的键值对的个数

   注意：unordered_map 中 key 是不能重复的，因为 count 函数的返回值最大为 1。

6. unordered_map 的修改操作

   函数声明	功能介绍
   insert	向容器中插入键值对
   erase	删除容器中的键值对
   void clear()	清空容器中有效元素个数
   void swap(unordered_map&)	交换两个容器中的元素

7. unordered_map 的桶操作

   函数声明	功能介绍
   size_t bucket_count() const	返回哈希桶中桶的总个数
   size_t bucket_size(size_t n) const	返回 n 号桶中有效元素的总个数
   size_t bucket(const K& key)	返回元素 key 所在的桶号

3. unordered_set

参见 unordered_set 在线文档说明。

4. 在线 OJ

1. 在长度 2N 的数组中找出重复 N 次的元素

   class Solution
   {
   public:
       int repeatedNTimes(vector<int>& nums)
       {
           int n = nums.size() / 2;
           
           // 用 unordered_map 统计每个元素出现的次数
           unordered_map<int, int> hash;
           for (auto& e : nums)
           {
               ++hash[e];
           }
   
   		// 找出出现次数为 n 的元素个数
           for (auto& e : hash)
           {
               if (e.second == n)
               {
                   return e.first;
               }
           }
   
           return 0;
       }
   };
   

2. 两个数组的交集

   class Solution
   {
   public:
       vector<int> intersection(vector<int>& nums1, vector<int>& nums2)
       {
       	// 使用 unordered_set 去重
           unordered_set<int> us1;
           for (auto& e : nums1)
           {
               us1.insert(e);
           }
   
           unordered_set<int> us2;
           for (auto& e : nums2)
           {
               us2.insert(e);
           }
   
   		// 遍历 us1，在 us2 中寻找 us1 的每个元素，如果找到，即为交集
           vector<int> ret;
           for (auto& e : us1)
           {
               if (us2.find(e) != us2.end())
               {
                   ret.push_back(e);
               }
           }
   
           return ret;
       }
   };
   

3. 两个数组的交集 Ⅱ

   class Solution
   {
   public:
       vector<int> intersect(vector<int>& nums1, vector<int>& nums2)
       {
       	// 使用 unordered_map 统计次数
           unordered_map<int, int> um1;
           for (auto& e : nums1)
           {
               ++um1[e];
           }
   
           unordered_map<int, int> um2;
           for (auto& e : nums2)
           {
               ++um2[e];
           }
   
   		// 遍历 um1，在 um2 中查找 um1 的各个元素，并找到该元素出现次数的较小值
           vector<int> ret;
           for (auto& e : um1)
           {
               auto it = um2.find(e.first);
               if (it != um2.end())
               {
                   // 找较小值
                   int less = e.second;
                   if (e.second > (*it).second)
                   {
                       less = (*it).second;
                   }
   
                   // 插入
                   for (int i = 0; i < less; i++)
                   {
                       ret.push_back(e.first);
                   }
               }
           }
   
           return ret;
       }
   };
   

4. 存在重复元素

   class Solution
   {
   public:
       bool containsDuplicate(vector<int>& nums)
       {
           unordered_map<int, int> um;
           // 我们把 nums 各元素插入到 unordered_map 中
           for (auto& e : nums)
           {
           	// 如果在插入之前发现该元素已经存在于 unordered_map 中，说明该元素是重复的
               if (um.find(e) != um.end())
               {
                   return true;
               }
   
               ++um[e];
           }
   
           return false;
       }
   };
   

5. 两句话中的不常见单词

   class Solution
   {
   public:
       vector<string> uncommonFromSentences(string s1, string s2)
       {
       	// 分析题意，发现要找的单词就是在两个句子中只出现一次的单词
           string str = s1 + " " + s2 + " ";
           unordered_map<string, int> um;
   
           // 分割字符串入哈希表
           int begin = 0, end = 0;
           while (begin < str.size())
           {
               // size_t find (const string& str, size_t pos = 0) const;
               end = str.find(" ", begin);
   
               // string (const string& str, size_t pos, size_t len = npos);
               int npos = end - begin;
               string key(str, begin, npos);
               
               ++um[key];
               begin = end + 1;
           }
   
           // 找到出现次数为 1 的单词
           vector<string> ret;
           for (auto& e : um)
           {
               if (e.second == 1)
               {
                   ret.push_back(e.first);
               }
           }
   
           return ret;
       }
   };