From 120db9b163d10abe209d6539dd69a33171043e19 Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: e2hang <2099307493@qq.com> Date: Wed, 13 Aug 2025 15:39:44 +0800 Subject: [PATCH] STL-unordered --- STL/STL-unordered_map/README.MD | 321 +++++++++++++++++++++++++++++++ STL/STL-unordered_set/README.MD | 325 ++++++++++++++++++++++++++++++++ 2 files changed, 646 insertions(+) diff --git a/STL/STL-unordered_map/README.MD b/STL/STL-unordered_map/README.MD index e69de29..95e7a33 100644 --- a/STL/STL-unordered_map/README.MD +++ b/STL/STL-unordered_map/README.MD @@ -0,0 +1,321 @@ +

C++ STL unordered_map容器用法详解

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C++ STL 标准库中提供有 4 种无序关联式容器,本节先讲解 unordered_map 容器
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+ +unordered_map 容器,直译过来就是"无序 map 容器"的意思。所谓“无序”,指的是 unordered_map 容器不会像 map 容器那样对存储的数据进行排序。换句话说,unordered_map 容器和 map 容器仅有一点不同,即 map 容器中存储的数据是有序的,而 unordered_map 容器中是无序的。
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+ 对于已经学过 map 容器的读者,可以将 unordered_map 容器等价为无序的 map 容器。

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+具体来讲,unordered_map 容器和 map 容器一样,以键值对(pair类型)的形式存储数据,存储的各个键值对的键互不相同且不允许被修改。但由于 unordered_map 容器底层采用的是哈希表存储结构,该结构本身不具有对数据的排序功能,所以此容器内部不会自行对存储的键值对进行排序。
+
+值得一提的是,unordered_map 容器在<unordered_map>头文件中,并位于 std 命名空间中。因此,如果想使用该容器,代码中应包含如下语句:
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+#include <unordered_map>
+using namespace std;
+
+

+ 注意,第二行代码不是必需的,但如果不用,则后续程序中在使用此容器时,需手动注明 std 命名空间(强烈建议初学者使用)。

+
+unordered_map 容器模板的定义如下所示: +
+template < class Key,//键值对中键的类型
+           class T,//键值对中值的类型
+           class Hash = hash<Key>,//容器内存储键值对所用的哈希函数
+           class Pred = equal_to<Key>,//判断各个键值对键相同的规则
+           class Alloc = allocator< pair<const Key,T> >  // 指定分配器对象的类型
+           > class unordered_map;
+以上 5 个参数中,必须显式给前 2 个参数传值,并且除特殊情况外,最多只需要使用前 4 个参数,各自的含义和功能如表 1 所示。
+
+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
+ 表 1 unordered_map 容器模板类的常用参数
+ 参数 + 含义
+ <key,T> + 前 2 个参数分别用于确定键值对中键和值的类型,也就是存储键值对的类型。
+ Hash = hash<Key> + 用于指明容器在存储各个键值对时要使用的哈希函数,默认使用 STL 标准库提供的 hash<key> 哈希函数。注意,默认哈希函数只适用于基本数据类型(包括 string 类型),而不适用于自定义的结构体或者类。
+ Pred = equal_to<Key> + 要知道,unordered_map 容器中存储的各个键值对的键是不能相等的,而判断是否相等的规则,就由此参数指定。默认情况下,使用 STL 标准库中提供的 equal_to<key> 规则,该规则仅支持可直接用 == 运算符做比较的数据类型。
+
+

+ 总的来说,当无序容器中存储键值对的键为自定义类型时,默认的哈希函数 hash 以及比较函数 equal_to 将不再适用,只能自己设计适用该类型的哈希函数和比较函数,并显式传递给 Hash 参数和 Pred 参数。至于如何实现自定义,后续章节会做详细讲解。

+
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+ 创建C++ unordered_map容器的方法

+常见的创建 unordered_map 容器的方法有以下几种。
+
+1) 通过调用 unordered_map 模板类的默认构造函数,可以创建空的 unordered_map 容器。比如: +
+std::unordered_map<std::string, std::string> umap;
+由此,就创建好了一个可存储 <string,string> 类型键值对的 unordered_map 容器。
+
+2) 当然,在创建 unordered_map 容器的同时,可以完成初始化操作。比如: +
+std::unordered_map<std::string, std::string> umap{
+    {"Python教程","http://c.biancheng.net/python/"},
+    {"Java教程","http://c.biancheng.net/java/"},
+    {"Linux教程","http://c.biancheng.net/linux/"} };
+通过此方法创建的 umap 容器中,就包含有 3 个键值对元素。
+
+3) 另外,还可以调用 unordered_map 模板中提供的复制(拷贝)构造函数,将现有 unordered_map 容器中存储的键值对,复制给新建 unordered_map 容器。
+
+例如,在第二种方式创建好 umap 容器的基础上,再创建并初始化一个 umap2 容器: +
+std::unordered_map<std::string, std::string> umap2(umap);
+由此,umap2 容器中就包含有 umap 容器中所有的键值对。
+
+除此之外,C++ 11 标准中还向 unordered_map 模板类增加了移动构造函数,即以右值引用的方式将临时 unordered_map 容器中存储的所有键值对,全部复制给新建容器。例如: +
+//返回临时 unordered_map 容器的函数
+std::unordered_map <std::string, std::string > retUmap(){
+    std::unordered_map<std::string, std::string>tempUmap{
+        {"Python教程","http://c.biancheng.net/python/"},
+        {"Java教程","http://c.biancheng.net/java/"},
+        {"Linux教程","http://c.biancheng.net/linux/"} };
+    return tempUmap;
+}
+//调用移动构造函数,创建 umap2 容器
+std::unordered_map<std::string, std::string> umap2(retUmap());
+注意,无论是调用复制构造函数还是拷贝构造函数,必须保证 2 个容器的类型完全相同。
+
+4) 当然,如果不想全部拷贝,可以使用 unordered_map 类模板提供的迭代器,在现有 unordered_map 容器中选择部分区域内的键值对,为新建 unordered_map 容器初始化。例如: +
+//传入 2 个迭代器,
+std::unordered_map<std::string, std::string> umap2(++umap.begin(),umap.end());
+通过此方式创建的 umap2 容器,其内部就包含 umap 容器中除第 1 个键值对外的所有其它键值对。
+

+ C++ unordered_map容器的成员方法

+unordered_map 既可以看做是关联式容器,更属于自成一脉的无序容器。因此在该容器模板类中,既包含一些在学习关联式容器时常见的成员方法,还有一些属于无序容器特有的成员方法。
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+表 2 列出了 unordered_map 类模板提供的所有常用的成员方法以及各自的功能。
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+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
+ 表 2 unordered_map类模板成员方法
+ 成员方法 + 功能
+ begin() + 返回指向容器中第一个键值对的正向迭代器。
+ end()  + 返回指向容器中最后一个键值对之后位置的正向迭代器。
+ cbegin() + 和 begin() 功能相同,只不过在其基础上增加了 const 属性,即该方法返回的迭代器不能用于修改容器内存储的键值对。
+ cend() + 和 end() 功能相同,只不过在其基础上,增加了 const 属性,即该方法返回的迭代器不能用于修改容器内存储的键值对。
+ empty() + 若容器为空,则返回 true;否则 false。
+ size() + 返回当前容器中存有键值对的个数。
+ max_size() + 返回容器所能容纳键值对的最大个数,不同的操作系统,其返回值亦不相同。
+ operator[key] + 该模板类中重载了 [] 运算符,其功能是可以向访问数组中元素那样,只要给定某个键值对的键 key,就可以获取该键对应的值。注意,如果当前容器中没有以 key 为键的键值对,则其会使用该键向当前容器中插入一个新键值对。
+ at(key) + 返回容器中存储的键 key 对应的值,如果 key 不存在,则会抛出 out_of_range 异常。 
+ find(key) + 查找以 key 为键的键值对,如果找到,则返回一个指向该键值对的正向迭代器;反之,则返回一个指向容器中最后一个键值对之后位置的迭代器(如果 end() 方法返回的迭代器)。
+ count(key) + 在容器中查找以 key 键的键值对的个数。
+ equal_range(key) + 返回一个 pair 对象,其包含 2 个迭代器,用于表明当前容器中键为 key 的键值对所在的范围。
+ emplace() + 向容器中添加新键值对,效率比 insert() 方法高。
+ emplace_hint() + 向容器中添加新键值对,效率比 insert() 方法高。
+ insert()  + 向容器中添加新键值对。
+ erase() + 删除指定键值对。
+ clear()  + 清空容器,即删除容器中存储的所有键值对。
+ swap() + 交换 2 个 unordered_map 容器存储的键值对,前提是必须保证这 2 个容器的类型完全相等。
+ bucket_count() + 返回当前容器底层存储键值对时,使用桶(一个线性链表代表一个桶)的数量。
+ max_bucket_count() + 返回当前系统中,unordered_map 容器底层最多可以使用多少桶。
+ bucket_size(n) + 返回第 n 个桶中存储键值对的数量。
+ bucket(key) + 返回以 key 为键的键值对所在桶的编号。
+ load_factor() + 返回 unordered_map 容器中当前的负载因子。负载因子,指的是的当前容器中存储键值对的数量(size())和使用桶数(bucket_count())的比值,即 load_factor() = size() / bucket_count()。
+ max_load_factor() + 返回或者设置当前 unordered_map 容器的负载因子。
+ rehash(n) + 将当前容器底层使用桶的数量设置为 n。
+ reserve() + 将存储桶的数量(也就是 bucket_count() 方法的返回值)设置为至少容纳count个元(不超过最大负载因子)所需的数量,并重新整理容器。
+ hash_function() + 返回当前容器使用的哈希函数对象。
+
+

+ 注意,对于实现互换 2 个相同类型 unordered_map 容器的键值对,除了可以调用该容器模板类中提供的 swap() 成员方法外,STL 标准库还提供了同名的 swap() 非成员函数。

+
+
+下面的样例演示了表 2 中部分成员方法的用法:
+
+#include <iostream>
+#include <string>
+#include <unordered_map>
+using namespace std;
+int main()
+{
+    //创建空 umap 容器
+    unordered_map<string, string> umap;
+    //向 umap 容器添加新键值对
+    umap.emplace("Python教程", "http://c.biancheng.net/python/");
+    umap.emplace("Java教程", "http://c.biancheng.net/java/");
+    umap.emplace("Linux教程", "http://c.biancheng.net/linux/");
+
+    //输出 umap 存储键值对的数量
+    cout << "umap size = " << umap.size() << endl;
+    //使用迭代器输出 umap 容器存储的所有键值对
+    for (auto iter = umap.begin(); iter != umap.end(); ++iter) {
+        cout << iter->first << " " << iter->second << endl;
+    }
+    return 0;
+}
+程序执行结果为: +

+ umap size = 3
+ Python教程 http://c.biancheng.net/python/
+ Linux教程 http://c.biancheng.net/linux/
+ Java教程 http://c.biancheng.net/java/

\ No newline at end of file diff --git a/STL/STL-unordered_set/README.MD b/STL/STL-unordered_set/README.MD index e69de29..353c8be 100644 --- a/STL/STL-unordered_set/README.MD +++ b/STL/STL-unordered_set/README.MD @@ -0,0 +1,325 @@ +

C++ STL unordered_set容器完全攻略

+
 
+
我们知道,C++ 11 为 STL 标准库增添了 4 种无序(哈希)容器,前面已经对 unordered_map 和 unordered_multimap 容器做了详细的介绍,本节再讲解一种无序容器,即 unordered_set 容器。
+
+unordered_set 容器,可直译为“无序 set 容器”,即 unordered_set 容器和 set 容器很像,唯一的区别就在于 set 容器会自行对存储的数据进行排序,而 unordered_set 容器不会。
+
+总的来说,unordered_set 容器具有以下几个特性: + +
    +
  1. + 不再以键值对的形式存储数据,而是直接存储数据的值;
  2. +
  3. + 容器内部存储的各个元素的值都互不相等,且不能被修改。
  4. +
  5. + 不会对内部存储的数据进行排序(这和该容器底层采用哈希表结构存储数据有关,可阅读《C++ STL无序容器底层实现原理》一文做详细了解);
  6. +
+
+

+ 对于 unordered_set 容器不以键值对的形式存储数据,读者也可以这样认为,即 unordered_set 存储的都是键和值相等的键值对,为了节省存储空间,该类容器在实际存储时选择只存储每个键值对的值。

+
+另外,实现 unordered_set 容器的模板类定义在<unordered_set>头文件,并位于 std 命名空间中。这意味着,如果程序中需要使用该类型容器,则首先应该包含如下代码: +
+#include <unordered_set>
+using namespace std;
+
+

+ 注意,第二行代码不是必需的,但如果不用,则程序中只要用到该容器时,必须手动注明 std 命名空间(强烈建议初学者使用)。

+
+unordered_set 容器的类模板定义如下: +
+template < class Key,            //容器中存储元素的类型
+           class Hash = hash<Key>,    //确定元素存储位置所用的哈希函数
+           class Pred = equal_to<Key>,   //判断各个元素是否相等所用的函数
+           class Alloc = allocator<Key>   //指定分配器对象的类型
+           > class unordered_set;
+可以看到,以上 4 个参数中,只有第一个参数没有默认值,这意味着如果我们想创建一个 unordered_set 容器,至少需要手动传递 1 个参数。事实上,在 99% 的实际场景中最多只需要使用前 3 个参数(各自含义如表 1 所示),最后一个参数保持默认值即可。
+
+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
+ 表 1 unordered_set模板类定义
+ 参数 + 含义
+ Key + 确定容器存储元素的类型,如果读者将 unordered_set 看做是存储键和值相同的键值对的容器,则此参数则用于确定各个键值对的键和值的类型,因为它们是完全相同的,因此一定是同一数据类型的数据。
+ Hash = hash<Key> + 指定 unordered_set 容器底层存储各个元素时,所使用的哈希函数。需要注意的是,默认哈希函数 hash<Key> 只适用于基本数据类型(包括 string 类型),而不适用于自定义的结构体或者类。
+ Pred = equal_to<Key> + unordered_set 容器内部不能存储相等的元素,而衡量 2 个元素是否相等的标准,取决于该参数指定的函数。 默认情况下,使用 STL 标准库中提供的 equal_to<key> 规则,该规则仅支持可直接用 == 运算符做比较的数据类型。
+
+

+ 注意,如果 unordered_set 容器中存储的元素为自定义的数据类型,则默认的哈希函数 hash<key> 以及比较函数 equal_to<key> 将不再适用,只能自己设计适用该类型的哈希函数和比较函数,并显式传递给 Hash 参数和 Pred 参数。至于如何实现自定义,后续章节会做详细讲解。

+
+

+ 创建C++ unordered_set容器

+前面介绍了如何创建 unordered_map 和 unordered_multimap 容器,值得一提的是,创建它们的所有方式完全适用于 unordereded_set 容器。不过,考虑到一些读者可能尚未学习其它无序容器,因此这里还是讲解一下创建 unordered_set 容器的几种方法。
+
+1) 通过调用 unordered_set 模板类的默认构造函数,可以创建空的 unordered_set 容器。比如: +
+std::unordered_set<std::string> uset;
+
+

+ 如果程序已经引入了 std 命名空间,这里可以省略所有的 std::。

+
+由此,就创建好了一个可存储 string 类型值的 unordered_set 容器,该容器底层采用默认的哈希函数 hash<Key> 和比较函数 equal_to<Key>。
+
+2) 当然,在创建 unordered_set 容器的同时,可以完成初始化操作。比如: +
+std::unordered_set<std::string> uset{ "http://c.biancheng.net/c/",
+                                      "http://c.biancheng.net/java/",
+                                      "http://c.biancheng.net/linux/" };
+通过此方法创建的 uset 容器中,就包含有 3 个 string 类型元素。
+
+3) 还可以调用 unordered_set 模板中提供的复制(拷贝)构造函数,将现有 unordered_set 容器中存储的元素全部用于为新建 unordered_set 容器初始化。
+
+例如,在第二种方式创建好 uset 容器的基础上,再创建并初始化一个 uset2 容器: +
+std::unordered_set<std::string> uset2(uset);
+由此,umap2 容器中就包含有 umap 容器中所有的元素。
+
+除此之外,C++ 11 标准中还向 unordered_set 模板类增加了移动构造函数,即以右值引用的方式,利用临时 unordered_set 容器中存储的所有元素,给新建容器初始化。例如: +
+//返回临时 unordered_set 容器的函数
+std::unordered_set <std::string> retuset() {
+    std::unordered_set<std::string> tempuset{ "http://c.biancheng.net/c/",
+                                              "http://c.biancheng.net/java/",
+                                              "http://c.biancheng.net/linux/" };
+    return tempuset;
+}
+//调用移动构造函数,创建 uset 容器
+std::unordered_set<std::string> uset(retuset());
+
+

+ 注意,无论是调用复制构造函数还是拷贝构造函数,必须保证 2 个容器的类型完全相同。

+
+
+4) 当然,如果不想全部拷贝,可以使用 unordered_set 类模板提供的迭代器,在现有 unordered_set 容器中选择部分区域内的元素,为新建 unordered_set 容器初始化。例如: +
+//传入 2 个迭代器,
+std::unordered_set<std::string> uset2(++uset.begin(),uset.end());
+通过此方式创建的 uset2 容器,其内部就包含 uset 容器中除第 1 个元素外的所有其它元素。
+

+ C++ unordered_set容器的成员方法

+unordered_set 类模板中,提供了如表 2 所示的成员方法。
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+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
+ 表 2 unordered_set 类模板成员方法
+ 成员方法 + 功能
+ begin() + 返回指向容器中第一个元素的正向迭代器。
+ end(); + 返回指向容器中最后一个元素之后位置的正向迭代器。
+ cbegin() + 和 begin() 功能相同,只不过其返回的是 const 类型的正向迭代器。
+ cend() + 和 end() 功能相同,只不过其返回的是 const 类型的正向迭代器。
+ empty() + 若容器为空,则返回 true;否则 false。
+ size() + 返回当前容器中存有元素的个数。
+ max_size() + 返回容器所能容纳元素的最大个数,不同的操作系统,其返回值亦不相同。
+ find(key) + 查找以值为 key 的元素,如果找到,则返回一个指向该元素的正向迭代器;反之,则返回一个指向容器中最后一个元素之后位置的迭代器(如果 end() 方法返回的迭代器)。
+ count(key) + 在容器中查找值为 key 的元素的个数。
+ equal_range(key) + 返回一个 pair 对象,其包含 2 个迭代器,用于表明当前容器中值为 key 的元素所在的范围。
+ emplace() + 向容器中添加新元素,效率比 insert() 方法高。
+ emplace_hint() + 向容器中添加新元素,效率比 insert() 方法高。
+ insert() + 向容器中添加新元素。
+ erase() + 删除指定元素。
+ clear() + 清空容器,即删除容器中存储的所有元素。
+ swap() + 交换 2 个 unordered_set 容器存储的元素,前提是必须保证这 2 个容器的类型完全相等。
+ bucket_count() + 返回当前容器底层存储元素时,使用桶(一个线性链表代表一个桶)的数量。
+ max_bucket_count() + 返回当前系统中,unordered_set 容器底层最多可以使用多少桶。
+ bucket_size(n) + 返回第 n 个桶中存储元素的数量。
+ bucket(key) + 返回值为 key 的元素所在桶的编号。
+ load_factor() + 返回 unordered_set 容器中当前的负载因子。负载因子,指的是的当前容器中存储元素的数量(size())和使用桶数(bucket_count())的比值,即 load_factor() = size() / bucket_count()。
+ max_load_factor() + 返回或者设置当前 unordered_set 容器的负载因子。
+ rehash(n) + 将当前容器底层使用桶的数量设置为 n。
+ reserve() + 将存储桶的数量(也就是 bucket_count() 方法的返回值)设置为至少容纳 count 个元(不超过最大负载因子)所需的数量,并重新整理容器。
+ hash_function() + 返回当前容器使用的哈希函数对象。
+
+注意,此容器模板类中没有重载 [ ] 运算符,也没有提供 at() 成员方法。不仅如此,由于 unordered_set 容器内部存储的元素值不能被修改,因此无论使用那个迭代器方法获得的迭代器,都不能用于修改容器中元素的值。
+
+另外,对于实现互换 2 个相同类型 unordered_set 容器的所有元素,除了调用表 2 中的 swap() 成员方法外,还可以使用 STL 标准库提供的 swap() 非成员函数,它们具有相同的名称,用法也相同(都只需要传入 2 个参数即可),仅是调用方式上有差别。
+
+下面的样例演示了表 2 中部分成员方法的用法:
+
+#include <iostream>
+#include <string>
+#include <unordered_set>
+using namespace std;
+
+int main()
+{
+    //创建一个空的unordered_set容器
+    std::unordered_set<std::string> uset;
+    //给 uset 容器添加数据
+    uset.emplace("http://c.biancheng.net/java/");
+    uset.emplace("http://c.biancheng.net/c/");
+    uset.emplace("http://c.biancheng.net/python/");
+    //查看当前 uset 容器存储元素的个数
+    cout << "uset size = " << uset.size() << endl;
+    //遍历输出 uset 容器存储的所有元素
+    for (auto iter = uset.begin(); iter != uset.end(); ++iter) {
+        cout << *iter << endl;
+    }
+    return 0;
+}
+程序执行结果为: +

+ uset size = 3
+ http://c.biancheng.net/java/
+ http://c.biancheng.net/c/
+ http://c.biancheng.net/python/

+
+

+ 注意,表 2 中绝大多数成员方法的用法,都和 unordered_map 容器提供的同名成员方法相同,读者可翻阅前面的文章做详细了解,当然也可以到 C++
+ STL标准库官网
查询。

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