C++ unordered_map

Posted 2023-02-13 延禾xy

unordered_map的定义

template < class Key,
class T,
class Hash = hash<Key>,
class Pred = equal_to<Key>,
class Alloc = allocator< pair<const Key,T> >> class unordered_map;

模版参数说明：

Key
主键的类型。
在类模板内部，使用其别名为 key_type 的成员类型。
T
被映射的值的类型。
在类模板内部，使用其别名为 mapped_type 的成员类型。
Hash
一元谓词，以一个 Key 类型的对象为参数，返回一个基于该对象的 size_t 类型的唯一值。可以是函数指针（Function pointer）类型或函数对象（Function object）类型。在类模板内部，使用其别名为 hasher 的成员类型。
Pred
二元谓词，以两个 Key 类型的对象为参数，返回一个 bool 值，如果第一个参数等价于第二个参数，该 bool 值为 true，否则为 false。默认为 std::equal_to.可以是函数指针类型（Function pointer）类型或函数对象（Function object）类型.在类模板内部，使用其别名为 key_equal 的成员类型。
Alloc
容器内部用来管理内存分配及释放的内存分配器的类型。这个参数是可选的，它的默认值是 std::allocator，这个是一个最简单的非值依赖的（Value-independent）内存分配器。在类模板内部，使用其别名为 allocator_type 的成员类型。

特点

unordered_map是一个关联容器，存储key,value.其中元素并没有特别的次序关系
特点：
1. 关联容器中的元素是通过主键（Key）而不是它们在容器中的绝对位置来引用的。
2. 无序（Unordered）无序容器通过 hash 表来组织它们的元素，允许通过主键快速地访问元素。
3. 映射（Map）每个元素为一个值（Mapped value）绑定一个键（Key）：以主键来标志主要内容等于被映射值的元素。
4. 键唯一（Unique keys）容器中不存在两个元素有相同的主键。
5. 能够感知内存分配器的（Allocator-aware）容器使用一个内存分配器对象来动态地处理它的存储需求。

在 unordered_map 内部，元素不会按任何顺序排序，而是通过主键的 hash 值将元素分组放置到
各个槽（Bucket，也可译成“桶”）中，这样就能通过主键快速地访问各个对应的元素
（平均耗时为一个常量，即时间复杂度为 O(1)）。

成员函数

=================迭代器=========================
begin 返回指向容器起始位置的迭代器（iterator）
end 返回指向容器末尾位置的迭代器
cbegin 返回指向容器起始位置的常迭代器（const_iterator）
cend 返回指向容器末尾位置的常迭代器
=================Capacity================
size 返回有效元素个数
max_size 返回 unordered_map 支持的最大元素个数
empty 判断是否为空
=================元素访问=================
operator[] 访问元素
at 访问元素
=================元素修改=================
insert 插入元素
erase 删除元素
swap 交换内容
clear 清空内容
emplace 构造及插入一个元素
emplace_hint 按提示构造及插入一个元素
================操作=========================
find 通过给定主键查找元素
count 返回匹配给定主键的元素的个数
equal_range 返回值匹配给定搜索值的元素组成的范围
================Buckets======================
bucket_count 返回槽（Bucket）数
max_bucket_count 返回最大槽数
bucket_size 返回槽大小
bucket 返回元素所在槽的序号
load_factor 返回载入因子，即一个元素槽（Bucket）的最大元素数
max_load_factor 返回或设置最大载入因子
rehash 设置槽数
reserve 请求改变容器容量

测试

#include <unordered_map>
#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

void PrintIntDoubleUnOrderedMap(unordered_map<int, double>& m, char* pre)

    unordered_map<int, double>::iterator iter;
    cout << pre;
    for (iter = m.begin(); iter != m.end(); ++iter)
        cout << "(" << iter->first << ", " << iter->second << ")" << " ";
    cout << endl;


void UnOrderedMapExp1()

    unordered_map<int, double> m;
    //没有key,就自动创建
    m[0] = 1.11;
    //普通插入，使用类型转换
    m.insert(unordered_map<int, double>::value_type(1, 2.22));
    //带暗示的插入，pair<int, double>就相当于上面的unordered_map<int ,double>
    m.insert(m.end(), pair<int, double>(2, 3.33));
    PrintIntDoubleUnOrderedMap(m, "插入元素之前的m:");

    //插入一个范围
    unordered_map<int, double> m2;
    m2.insert(unordered_map<int, double>::value_type(3, 4.44));
    m2.insert(unordered_map<int, double>::value_type(4, 5.44));
    m2.insert(unordered_map<int, double>::value_type(5, 6.44));
    m.insert(m2.begin(), m2.end());

    m.emplace(6, 5.55);
    m.emplace_hint(m.end(), 7, 3.09);
    m.at(5) = 3.333333;

    PrintIntDoubleUnOrderedMap(m, "插入元素之后m：");

    unordered_map<int, double>::iterator iter;
    iter = m.find(4);
    if (iter != m.end())
    
        cout << "m.find(4): ";
        cout << "(" << iter->first << ", " << iter->second << ")" << endl;
    

    if (iter != m.end())
    
        m.erase(iter);
    
    PrintIntDoubleUnOrderedMap(m, "删除主键为4的元素之后m:");

    //遍历删除
    for (iter = m.begin(); iter != m.end(); ++iter)
    
        if (iter->first == 2)
        
            m.erase(iter);
            break;
        
    

    //内部数据
    cout << "bucket_count:" << m.bucket_count() << endl;
    cout << "max_bucket_count:" << m.max_bucket_count() << endl;
    cout << "bucket_size:" << m.bucket_size(0) << endl;
    std::cout << "load_factor：" << m.load_factor() << std::endl;
    std::cout << "max_load_factor：" << m.max_load_factor() << std::endl;
    PrintIntDoubleUnOrderedMap(m, "删除主键为2的元素后的foo1：");
    m.clear();
    PrintIntDoubleUnOrderedMap(m, "清空后的foo1：");


int main()

    UnOrderedMapExp1();

    return 0;

以类作为key,value

只是用STL提供的基本类型int, char, long等和stringz作为key，value,STL提供了哈希函数和比较函数。但是用自己定义的类时，需要自己定义哈希函数和比较函数

//hash函数
template <typename T>  
class hash  
  
    public:  
        size_t operator()(const T& o) const  return 0;   
;  

//compare函数
template <typename T>  
class equal_to  
  
  public:  
    bool operator()(const T& a, const T& b) const  return a == b;   
;  

下面以一个学号姓名为例子来实现

#include <unordered_map>
#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

//自己设计类，作为key和value


//学号
class Number

    string str;
public:
    Number()  
    Number(string s)  str = s; 

    const string& get() const
    
        return str;
    
;

//姓名
class Name 

    string str;
public:
    Name() 
    Name(string s)  str = s; 

    const string& get() const
    
        return str;
    
;


//哈希函数对象实现
// 必须为const
class MyHash 

public:

    size_t operator()(const Number& num) const
    
        hash<string> sh;        //使用STL中hash<string>
        return sh(num.get());
    
;

//实现equal_to对象
//必须为const
class MyEqualTo 
public:

    bool operator()(const Number& n1, const Number& n2) const
    
        return n1.get() == n2.get();
    
;

int main()

    unordered_map<Number, Name, MyHash, MyEqualTo> map;
    map.emplace(Number("1000"), Name("A"));
    map.emplace(Number("1001"), Name("G"));
    map.emplace(Number("1002"), Name("E"));
    map.emplace(Number("1003"), Name("D"));


    unordered_map<Number, Name, MyHash, MyEqualTo>::iterator iter;
    Number num("1001");
    iter = map.find(num);

    if (iter != map.end())
        cout << "Number: " << iter->first.get() << "," << "Name： " << iter->second.get() << endl;

    else
        cout << "Not found!" << endl;

    return 0;

参考：http://www.cplusplus.com/reference/unordered_map/unordered_map/