C++中map/set和unordered_map/unordered_set的区别及其适用情况

Posted 2022-01-26 2021dragon

文章目录

• map/set与unordered_map/unordered_set的区别
• map/set与unordered_map/unordered_set的性能测试
• 测试结论

map/set与unordered_map/unordered_set的区别

xxx容器与unordered_xxx容器对上层所提供函数接口的名字和功能虽然一致，但它们的底层实现却大不相同，xxx容器和unordered_xxx容器的区别如下：

容器	底层数据结构	是否有序	实现版本	增删查改的效率	迭代器类型
unordered_map/unordered_set	哈希表/散列表	遍历无序	C++11	$O(1)$	单向迭代器
map/set	红黑树	遍历有序	C++98	$O(logN)$	双向迭代器

map/set与unordered_map/unordered_set的性能测试

map容器与unordered_map容器的差别和set容器与unordered_set容器的差别类似，下面我们以set容器和unordered_set容器的测试为例。

说到一个容器的性能，我们最关心的实际就是该容器增删查改的效率。我们可以通过下列代码测试set容器和unordered_set容器insert、find以及erase的效率。

#include <iostream>
#include <set>
#include <unordered_set>
#include <time.h>
using namespace std;

int main()

	int N = 1000;
	vector<int> v;
	v.reserve(N);
	srand((unsigned int)time(NULL));
	//随机生成N个数字
	for (int i = 0; i < N; i++)
	
		v.push_back(rand());
	

	/****************插入效率测试****************/
	//将这N个数插入set容器
	set<int> s;
	clock_t begin1 = clock();
	for (auto e : v)
	
		s.insert(e);
	
	clock_t end1 = clock();

	//将这N个数插入unordered_set容器
	unordered_set<int> us;
	clock_t begin2 = clock();
	for (auto e : v)
	
		us.insert(e);
	
	clock_t end2 = clock();

	//分别输出插入set容器和unordered_set容器所用的时间
	cout << "set insert: " << end1 - begin1 << endl;
	cout << "unordered_set insert: " << end2 - begin2 << endl;

	/****************查找效率测试****************/
	//在set容器中查找这N个数
	clock_t begin3 = clock();
	for (auto e : v)
	
		s.find(e);
	
	clock_t end3 = clock();

	//在unordered_set容器中查找这N个数
	clock_t begin4 = clock();
	for (auto e : v)
	
		us.find(e);
	
	clock_t end4 = clock();

	//分别输出在set容器和unordered_set容器中查找这N个数所用的时间
	cout << "set find: " << end3 - begin3 << endl;
	cout << "unordered_set find: " << end4 - begin4 << endl;

	/****************删除效率测试****************/
	//将这N个数从set容器中删除
	clock_t begin5 = clock();
	for (auto e : v)
	
		s.find(e);
	
	clock_t end5 = clock();

	//将这N个数从unordered_set容器中删除
	clock_t begin6 = clock();
	for (auto e : v)
	
		us.find(e);
	
	clock_t end6 = clock();

	//分别输出将这N个数从set容器和unordered_set容器中删除所用的时间
	cout << "set erase: " << end5 - begin5 << endl;
	cout << "unordered_set erase: " << end6 - begin6 << endl;
	return 0;

对1000个数做增删查改操作

当N为1000时，set容器和unordered_set容器增删查改的效率差异并不大，在Debug版本下的测试结果如下：

在Release版本下，set容器和unordered_set容器对1000个数做增删查改操作所用的时间更是被优化到了接近0毫秒。

对10000000个数做增删查改操作

而当N为10000000时，set容器和unordered_set容器增删查改的效率的差异就很明显了，在Debug版本下的测试结果如下：

而经过Release版本优化后，unordered_set容器对10000000个数做查找和删除操作所用的时间还是被优化到了接近0毫秒，插入操作所用的时间也仅仅是0.1秒左右。但是set容器对10000000个数做增删查改操作所用的时间还是需要1秒左右，与unordered_set容器相比就占了下风。

注意： 这里给出的N值仅作参考，在不同的测试环境下可能不同。

测试结论

根据测试结果可以得出以下结论：

• 当处理数据量小时，map/set容器与unordered_map/unordered_set容器增删查改的效率差异不大。
• 当处理数据量大时，map/set容器与unordered_map/unordered_set容器增删查改的效率相比，unordered系列容器的效率更高。

因此，当处理数据量较小时，选用xxx容器与unordered_xxx容器的差异不大；当处理数据量较大时，建议选用对应的unordered_xxx容器。

补充一点： 当需要存储的序列为有序时，应该选用map/set容器。