• c++ set与unordered set的区别


    c++ std中set与unordered_set区别和map与unordered_map区别类似,其底层的数据结构说明如下:

      1、set基于红黑树实现,红黑树具有自动排序的功能,因此map内部所有的数据,在任何时候,都是有序的。

      2、unordered_set基于哈希表,数据插入和查找的时间复杂度很低,几乎是常数时间,而代价是消耗比较多的内存,无自动排序功能。底层实现上,使用一个下标范围比较大的数组来存储元素,形成很多的桶,利用hash函数对key进行映射到不同区域进行保存。

    更详细的区别,如下图:

     set与unordered相比:

      1、set比unordered_set使用更少的内存来存储相同数量的元素。

      2、对于少量的元素,在set中查找可能比在unordered_set中查找更快。

      3、尽管许多操作在unordered_set的平均情况下更快,但通常需要保证set在最坏情况下有更好的复杂度(例如insert)。

      4、如果您想按顺序访问元素,那么set对元素进行排序的功能是很有用的。

      5、您可以用<、<=、>和>=从字典顺序上比较不同的set集。unordered_set集则不支持这些操作。

    一般来说,在如下情况,适合使用set:

      1、我们需要有序的数据(不同元素)。

      2、我们必须打印/访问数据(按排序顺序)。

      3、我们需要知道元素的前任/继承者。

    一般来说,在如下情况,适合使用unordered_set:

      1、我们需要保留一组元素,不需要排序。

      2、我们需要单元素访问,即不需要遍历。

      3、仅仅只是插入、删除、查找的话。

    示例:

    set:

    Input : 1, 8, 2, 5, 3, 9
    Output : 1, 2, 3, 5, 8, 9

    unordered_set:

    Input : 1, 8, 2, 5, 3, 9
    Output : 9 3 1 8 2 5 (顺序依赖于 hash function)

    下面再给出一个以vector<int>为key的示例,对比下set与unordered_set:

    1 set<vector<int>> s;
    2     s.insert({1, 2});
    3     s.insert({1, 3});
    4     s.insert({1, 2});
    5 
    6     for(const auto& vec:s)
    7         cout<<vec<<endl;
    8     // 1 2
    9     // 1 3

    因为vector重载了operator<,因此可以作为set的key。

    但是如果直接使用unordered_set<vector<int>> s;则报错,因为vector没有hash函数,需要自己定义一个,可以定义一个类似下面这样的hash函数:

     1 struct VectorHash {
     2     size_t operator()(const std::vector<int>& v) const {
     3         std::hash<int> hasher;
     4         size_t seed = 0;
     5         for (int i : v) {
     6             seed ^= hasher(i) + 0x9e3779b9 + (seed<<6) + (seed>>2);
     7         }
     8         return seed;
     9     }
    10 };

    接下来这样使用:

    1 unordered_set<vector<int>, VectorHash> s;
    2 s.insert({1, 2});
    3 s.insert({1, 3});
    4 s.insert({1, 2});
    5 
    6 for(const auto& vec:s)
    7     cout<<vec<<endl;
    8 // 1 2
    9 // 1 3

    或者模板特化struct hash<std::vector<int>>

     1 namespace std {
     2     template<>
     3     struct hash<std::vector<int>> {
     4         size_t operator()(const vector<int> &v) const {
     5             std::hash<int> hasher;
     6             size_t seed = 0;
     7             for (int i : v) {
     8                 seed ^= hasher(i) + 0x9e3779b9 + (seed << 6) + (seed >> 2);
     9             }
    10             return seed;
    11         }
    12     };
    13 }
    14 
    15 // usage example
    16 void test_unordered_set(){
    17     unordered_set<std::vector<int>> s;
    18     s.insert({1, 2});
    19     s.insert({1, 3});
    20     s.insert({1, 2});
    21     for(const auto& vec:s)
    22         cout<<vec<<endl;
    23     //    1 3
    24     //    1 2
    25 
    26     std::hash<int> hasher;
    27     cout<<"hasher(99): "<<hasher(99)<<" ,hasher(77): "<<hasher(77)<<endl;
    28     // hasher(99): 99 ,hasher(77): 77
    29 }

    可以看到,在某些情况下,unordered_set的使用门槛还是挺高的。

    Input : 1, 8, 2, 5, 3, 9
    Output : 1, 2, 3, 5, 8, 9

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