c++里面unordered_map的操作

<think>我们正在讨论的是unordered_map，它是C++STL中的一个关联容器，基于哈希表实现。以下将按照常用操作分类进行说明，并参考用户提供的引用内容。###一、头文件与初始化```cpp#include<unordered_map>//必须包含的头文件#include<string>usingnamespacestd;intmain(){//1.空unordered_mapunordered_map<string,int>emptyMap;//2.列表初始化(C++11及以上)unordered_map<string,int>fruitMap={{"apple",5},{"banana",3},{"orange",8}};//3.使用数组语法初始化（注意：这不是标准初始化，而是后续赋值）unordered_map<int,string>idMap;idMap[1]="Alice";idMap[2]="Bob";}```###二、元素插入```cppunordered_map<string,int>myMap;//1.insert方法（返回pair<iterator,bool>）autoret=myMap.insert({"apple",5});if(ret.second){cout<<"插入成功"<<endl;}else{cout<<"键已存在"<<endl;}//2.数组下标插入（若键存在则覆盖值）myMap["banana"]=3;//插入新键值对myMap["apple"]=10;//覆盖已存在的键的值//3.emplace方法（原地构造，高效）myMap.emplace("orange",8);//避免临时对象构造//4.插入多个元素（C++11）myMap.insert({{"grape",20},{"pear",15}});```###三、元素访问```cppunordered_map<string,int>myMap={{"apple",5},{"banana",3}};//1.数组下标访问（不存在时自动插入并默认初始化）cout<<myMap["apple"];//输出5cout<<myMap["mango"];//不存在，创建{"mango",0}，输出0//2.at方法（安全访问，不存在时抛出out_of_range）try{cout<<myMap.at("banana");//3cout<<myMap.at("kiwi");//抛出异常}catch(constout_of_range&e){cerr<<"键不存在:"<<e.what()<<endl;}//3.使用find方法（推荐，避免意外插入）autoit=myMap.find("apple");if(it!=myMap.end()){cout<<it->second;//访问值}else{cout<<"未找到";}```###四、元素删除```cppunordered_map<string,int>myMap={{"apple",5},{"banana",3},{"orange",8}};//1.erase通过键删除size_tcount=myMap.erase("apple");//返回删除数量（0或1）//2.erase通过迭代器删除autoit=myMap.find("banana");if(it!=myMap.end()){myMap.erase(it);//直接删除迭代器指向元素}//3.erase删除范围（C++11）autoit1=myMap.find("orange");if(it1!=myMap.end()){//删除从it1到末尾（实际只有一个元素）myMap.erase(it1,myMap.end());}//4.清空整个容器myMap.clear();```###五、遍历方法```cppunordered_map<string,int>myMap={{"apple",5},{"banana",3}};//1.基于范围的for循环（C++11）for(constauto&pair:myMap){cout<<pair.first<<":"<<pair.second<<endl;}//2.使用迭代器for(autoit=myMap.begin();it!=myMap.end();++it){cout<<it->first<<"->"<<it->second<<endl;}//3.结构化绑定（C++17）for(constauto&[key,value]:myMap){cout<<key<<"="<<value<<endl;}```###六、容量查询```cppunordered_map<string,int>myMap;cout<<"是否为空:"<<myMap.empty()<<endl;//1(true)cout<<"元素数量:"<<myMap.size()<<endl;//0myMap.emplace("test",1);cout<<"桶数量:"<<myMap.bucket_count()<<endl;//哈希桶总数cout<<"负载因子:"<<myMap.load_factor()<<endl;//元素数/桶数```###七、高级特性（C++11/14/17/20）```cpp//1.C++20contains方法（检查键是否存在）if(myMap.contains("apple")){//返回boolcout<<"存在apple键"<<endl;}//2.C++17节点操作（无拷贝转移）unordered_map<int,string>map1,map2;map1.emplace(1,"one");autonode=map1.extract(1);//提取节点if(!node.empty()){map2.insert(std::move(node));//转移插入}//3.C++14异构查找（避免临时对象构造）//定义自定义哈希器（允许string_view查找）structstring_hash{usingis_transparent=void;//关键：启用透明比较size_toperator()(string_viewsv)const{returnhash<string_view>()(sv);}};unordered_map<string,int,string_hash,equal_to<>>dict;dict["apple"]=5;if(dict.contains("apple"sv)){//使用string_view查找cout<<"找到apple"<<endl;}```###八、注意事项1.**键的唯一性**：每个键在容器中唯一（重复插入会失败或覆盖）2.**哈希冲突**：性能依赖于哈希函数质量（自定义类型需特化`std::hash`）3.**迭代器失效**：-插入元素可能导致重哈希，使所有迭代器失效-删除元素仅使被删元素的迭代器失效4.**自定义键类型**：```cppstructMyKey{intid;stringname;};//必须定义哈希函数和相等比较namespacestd{template<>structhash<MyKey>{size_toperator()(constMyKey&k)const{returnhash<int>()(k.id)^hash<string>()(k.name);}};template<>structequal_to<MyKey>{booloperator()(constMyKey&a,constMyKey&b)const{returna.id==b.id&&a.name==b.name;}};}```>完整示例参考引用[1][3][4]，所有操作需包含头文件：`#include<unordered_map>`§§相关问题§§1.unordered_map与map在性能上有何区别？如何选择？2.如何为自定义类型实现哈希函数？3.C++17的节点操作如何提升性能？4.unordered_map的负载因子如何影响性能？如何调整？</think>### C++ unordered_map 常用操作指南 `unordered_map` 是 C++ 标准库中的哈希表实现，提供 $O(1)$ 平均时间复杂度的键值对操作。以下是核心操作分类和示例： #### 一、头文件与初始化 ```cpp #include <unordered_map> // 必须包含的头文件 #include <string> using namespace std; // 1. 空unordered_map unordered_map<string, int> emptyMap; // 2. 列表初始化 (C++11及以上) unordered_map<string, int> fruitMap = { {"apple", 5}, {"banana", 3}, {"orange", 8} }; // 3. 使用数组语法初始化 unordered_map<int, string> idMap; idMap[1] = "Alice"; idMap[2] = "Bob"; ``` #### 二、元素插入 ```cpp unordered_map<string, int> myMap; // 1. insert方法（返回pair<iterator, bool>） auto ret = myMap.insert({"apple", 5}); if (ret.second) { cout << "插入成功" << endl; } else { cout << "键已存在" << endl; } // 2. 数组下标插入（若键存在则覆盖值） myMap["banana"] = 3; // 插入新键值对 myMap["apple"] = 10; // 覆盖已存在的键的值 // 3. emplace方法（原地构造，高效） myMap.emplace("orange", 8); // 避免临时对象构造 ``` #### 三、元素访问 ```cpp unordered_map<string, int> myMap = {{"apple", 5}, {"banana", 3}}; // 1. 数组下标访问（不存在时自动插入） cout << myMap["apple"]; // 输出5 cout << myMap["mango"]; // 不存在，创建{"mango",0}，输出0 // 2. at方法（安全访问，不存在时抛出异常） try { cout << myMap.at("banana"); // 3 cout << myMap.at("kiwi"); // 抛出out_of_range } catch (const out_of_range& e) { cerr << "键不存在: " << e.what() << endl; } // 3. 使用find方法（推荐，避免意外插入） auto it = myMap.find("apple"); if (it != myMap.end()) { cout << it->second; // 访问值 } ``` #### 四、元素删除 ```cpp unordered_map<string, int> myMap = {{"apple",5}, {"banana",3}, {"orange",8}}; // 1. erase通过键删除 size_t count = myMap.erase("apple"); // 返回删除数量（0或1） // 2. erase通过迭代器删除 auto it = myMap.find("banana"); if (it != myMap.end()) { myMap.erase(it); } // 3. 清空容器 myMap.clear(); ``` #### 五、遍历方法 ```cpp unordered_map<string, int> myMap = {{"apple",5}, {"banana",3}}; // 1. 基于范围的for循环（C++11） for (const auto& pair : myMap) { cout << pair.first << ": " << pair.second << endl; } // 2. 使用迭代器 for (auto it = myMap.begin(); it != myMap.end(); ++it) { cout << it->first << "->" << it->second << endl; } // 3. 结构化绑定（C++17） for (const auto& [key, value] : myMap) { cout << key << " = " << value << endl; } ``` #### 六、容量查询 ```cpp unordered_map<string, int> myMap; cout << "是否为空: " << myMap.empty() << endl; // 1 (true) cout << "元素数量: " << myMap.size() << endl; // 0 myMap.emplace("test", 1); cout << "桶数量: " << myMap.bucket_count() << endl; // 哈希桶总数 cout << "负载因子: " << myMap.load_factor() << endl; // 元素数/桶数 ``` #### 七、高级特性 ```cpp // 1. C++20 contains方法（检查键是否存在） if (myMap.contains("apple")) { // 返回bool cout << "存在apple键" << endl; } // 2. C++17节点操作（无拷贝转移） unordered_map<int, string> map1, map2; map1.emplace(1, "one"); auto node = map1.extract(1); // 提取节点 if (!node.empty()) { map2.insert(std::move(node)); // 转移插入 } // 3. C++14异构查找（避免临时对象构造） struct string_hash { using is_transparent = void; // 关键：启用透明比较 size_t operator()(string_view sv) const { return hash<string_view>()(sv); } }; unordered_map<string, int, string_hash, equal_to<>> dict; dict["apple"] = 5; if (dict.contains("apple"sv)) { // 使用string_view查找 cout << "找到apple" << endl; } ``` #### 八、注意事项 1. **键的唯一性**：每个键在容器中唯一（重复插入会失败或覆盖） 2. **哈希冲突**：性能依赖于哈希函数质量（自定义类型需特化`std::hash`） 3. **迭代器失效**： - 插入元素可能导致重哈希，使所有迭代器失效 - 删除元素仅使被删元素的迭代器失效 4. **自定义键类型**： ```cpp struct MyKey { int id; string name; }; // 必须定义哈希函数和相等比较 namespace std { template<> struct hash<MyKey> { size_t operator()(const MyKey& k) const { return hash<int>()(k.id) ^ hash<string>()(k.name); } }; } ``` > 完整示例参考引用[1][3][4]，所有操作需包含头文件：`#include <unordered_map>`