STL标准模板库学习笔记三（STL哈希容器）

• 关联式容器（排序）的底层实现采用的树存储结构，更确切的说是红黑树结构；
• 无序容器（哈希）的底层实现采用的是哈希表的存储结构。

• 基于底层实现采用了不同的数据结构，因此和关联式容器相比，无序容器具有以下 2 个特点：
• 无序容器内部存储的键值对是无序的，各键值对的存储位置取决于该键值对中的键，
• 和关联式容器相比，无序容器擅长通过指定键查找对应的值（平均时间复杂度为 O(1)）；但对于使用迭代器遍历容器中存储的元素，无序容器的执行效率则不如关联式容器。

 unordered_map类

#include <iostream>
#include <string>
#include <unordered_map>
using namespace std;
int main()
{
    //创建并初始化一个 unordered_map 容器，其存储的 <string,string> 类型的键值对
    std::unordered_map<std::string, std::string> my_uMap{
        {"C语言教程","http://c.biancheng.net/c/"},
        {"Python教程","http://c.biancheng.net/python/"},
        {"Java教程","http://c.biancheng.net/java/"} };
    //查找指定键对应的值，效率比关联式容器高
    string str = my_uMap.at("C语言教程");
    cout << "str = " << str << endl;
    //使用迭代器遍历哈希容器，效率不如关联式容器
    for (auto iter = my_uMap.begin(); iter != my_uMap.end(); ++iter)
    {
        //pair 类型键值对分为 2 部分
        cout << iter->first << " " << iter->second << endl;
    }
    return 0;
}

str = http://c.biancheng.net/c/
C语言教程 http://c.biancheng.net/c/
Python教程 http://c.biancheng.net/python/
Java教程 http://c.biancheng.net/java/

#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;
}

 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/

迭代器iterator

#include <iostream>
#include <string>
#include <unordered_map>
using namespace std;
int main()
{
    //创建 umap 容器
    unordered_map<string, 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/"} };
    cout << "umap 存储的键值对包括：" << endl;
    //遍历输出 umap 容器中所有的键值对
    for (auto iter = umap.begin(); iter != umap.end(); ++iter) {
        cout << "<" << iter->first << ", " << iter->second << ">" << endl;
    }
    //获取指向指定键值对的前向迭代器
    unordered_map<string, string>::iterator iter = umap.find("Java教程");
    cout <<"umap.find(\"Java教程\") = " << "<" << iter->first << ", " << iter->second << ">" << endl;
    return 0;
}

 umap 存储的键值对包括：
<Python教程, http://c.biancheng.net/python/>
<Linux教程, http://c.biancheng.net/linux/>
<Java教程, http://c.biancheng.net/java/>
umap.find("Java教程") = <Java教程, http://c.biancheng.net/java/>

获取元素[] .at()

#include <iostream>
#include <string>
#include <unordered_map>
using namespace std;
int main()
{
    //创建 umap 容器
    unordered_map<string, 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/"} };
    //获取 "Java教程" 对应的值
    string str = umap["Java教程"];
    cout << str << endl;
    return 0;
}

unordered_map 容器类模板中，实现了对 [ ] 运算符的重载，使得我们可以像“利用下标访问普通数组中元素”那样，通过目标键值对的键获取到该键对应的值。

需要注意的是，如果当前容器中并没有存储以 [ ] 运算符内指定的元素作为键的键值对，则此时 [ ] 运算符的功能将转变为：向当前容器中添加以目标元素为键的键值对。举个例子：

可以看到，当使用 [ ] 运算符向 unordered_map 容器中添加键值对时，分为 2 种情况：

1. 当 [ ] 运算符位于赋值号（=）右侧时，则新添加键值对的键为 [ ] 运算符内的元素，其值为键值对要求的值类型的默认值（string 类型默认值为空字符串）；
2. 当 [ ] 运算符位于赋值号（=）左侧时，则新添加键值对的键为 [ ] 运算符内的元素，其值为赋值号右侧的元素。

unordered_map 类模板中，还提供有 at() 成员方法，和使用 [ ] 运算符一样，at() 成员方法也需要根据指定的键，才能从容器中找到该键对应的值；不同之处在于，如果在当前容器中查找失败，该方法不会向容器中添加新的键值对，而是直接抛出out_of_range异常。

和前面方法不同的是，通过 find() 方法得到的是一个正向迭代器，该迭代器的指向分以下 2 种情况：

1. 当 find() 方法成功找到以指定元素作为键的键值对时，其返回的迭代器就指向该键值对；
2. 当 find() 方法查找失败时，其返回的迭代器和 end() 方法返回的迭代器一样，指向容器中最后一个键值对之后的位置。

#include <iostream>
#include <string>
#include <unordered_map>
using namespace std;
int main()
{
    //创建 umap 容器
    unordered_map<string, 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/"} };
    //查找成功
    unordered_map<string, string>::iterator iter = umap.find("Python教程");
    cout << iter->first << " " << iter->second << endl;
    //查找失败
    unordered_map<string, string>::iterator iter2 = umap.find("GO教程");
    if (iter2 == umap.end()) {
        cout << "当前容器中没有以\"GO教程\"为键的键值对";
    }
    return 0;
}

insert方法

#include <iostream>
#include <string>
#include <unordered_map>
using namespace std;
int main()
{
    //创建空 umap 容器
    unordered_map<string, string> umap;
    //构建要添加的键值对
    std::pair<string, string>mypair("STL教程", "http://c.biancheng.net/stl/");
    //创建接收 insert() 方法返回值的pair类型变量
    std::pair<unordered_map<string, string>::iterator, bool> ret;
    //调用 insert() 方法的第一种语法格式
    ret = umap.insert(mypair);
    cout << "bool = " << ret.second << endl;
    cout << "iter -> " << ret.first->first <<" " << ret.first->second << endl;
   
    //调用 insert() 方法的第二种语法格式
    ret = umap.insert(std::make_pair("Python教程","http://c.biancheng.net/python/"));
    cout << "bool = " << ret.second << endl;
    cout << "iter -> " << ret.first->first << " " << ret.first->second << endl;
    return 0;
}

 删除元素erase

iterator erase ( const_iterator position );

size_type erase ( const key_type& k );

iterator erase ( const_iterator first, const_iterator last );

#include <iostream>
#include <string>
#include <unordered_map>
using namespace std;
int main()
{
    //创建 umap 容器
    unordered_map<string, string> umap{
        {"STL教程", "http://c.biancheng.net/stl/"},
        {"Python教程", "http://c.biancheng.net/python/"},
        {"Java教程", "http://c.biancheng.net/java/"} };
    //first 指向第一个键值对
    unordered_map<string, string>::iterator first = umap.begin();
    //last 指向最后一个键值对
    unordered_map<string, string>::iterator last = umap.end();
    //删除[fist,last)范围内的键值对
    auto ret = umap.erase(first, last);
    //输出 umap 容器中存储的键值对
    for (auto iter = umap.begin(); iter != umap.end(); ++iter) {
        cout << iter->first << " " << iter->second << endl;
    }
    return 0;
}

unordered_set

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. 容器内部存储的各个元素的值都互不相等，且不能被修改。
3. 不会对内部存储的数据进行排序

#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;
}