移情别恋c++ ദ്ദി˶ｰ̀֊ｰ́ ) ——14.哈希(1)
unordered系列关联式容器
在C++98中，STL提供了底层为红黑树结构的一系列关联式容器，在查询时效率可达到== l o g 2 N log_2 N log2N==，即最差情况下需要比较红黑树的高度次，当树中的节点非常多时，查询效率也不理想。最好 的查询是，进行很少的比较次数就能够将元素找到，因此在C++11中，STL又提供了4个 u n o r d e r m a p \color{red}{unordermap} unordermap系列的关联式容器，这四个容器与红黑树结构的关联式容器使用方式基本类似，只是 其**底层结构不同**
1. unordered_map
unordermap文档
unordered_map：
unordered_map是一种关联容器，它存储的是键值对（key-value pairs），并且键是唯一的。它使用哈希表来快速查找键。
特点：
键值对存储：每个元素是一个std::pair<const Key, T>，其中Key是键，T是对应的值。无序存储：元素在哈希表中是无序存储的，插入的顺序不保证元素的顺序。唯一键：同一个键只能存在一个，如果插入相同键，会覆盖原有键对应的值。时间复杂度：查找、插入、删除的平均时间复杂度是O(1)，但在最坏情况下，复杂度可能退化为O(n)，比如在哈希冲突严重的情况下。 常用操作：
插入：umap.insert({key, value}) 或 umap[key] = value查找：umap.find(key) 返回迭代器，如果找不到则返回umap.end()删除：umap.erase(key) 或 umap.erase(迭代器)访问元素：umap[key] 如果键不存在，会自动插入该键并赋值为T()（默认构造值）大小：umap.size() 返回元素个数 适用场景：
unordered_map适合需要频繁进行键值对查找、插入、删除的场景，特别是在不关心元素顺序的情况下。比如统计元素频次、缓存（cache）实现等。
2. unordered_map的接口说明
1.unordered_map的构造
| 函数声明 | 功能介绍 |
|---|---|
| unordered_map | 构造不同格式的unordered_map对象 |
2.unordered_map的容量
| 函数声明 | 功能介绍 |
|---|---|
| bool empty() const | 检测unordered_map是否为空 |
| size_t size() const | 获取unordered_map的有效元素个数 |
3. unordered_map的迭代器
| begin | 返回unordered_map第一个元素的迭代器 |
|---|---|
| end | 返回unordered_map最后一个元素下一个位置的迭代器 |
| cbegin | 返回unordered_map第一个元素的const迭代器 |
| cend | 返回unordered_map最后一个元素下一个位置的const迭代器 |
4.unordered_map的元素访问!!!
| 函数声明 | 功能介绍 |
|---|---|
| operator[] | 返回与key对应的value,若没有key则插入一个，并返回value默认值 |
5.unordered_map的查询
| iterator find(constK& key) | 返回key在哈希桶中的位置 |
|---|---|
| size_t count(constK& key) | 返回哈希桶中关键码为key的键值对的个数 |
注意：**key是不能重复**的，因此count函数的返回值最大为1
6.unordered_map的修改操作
| insert | 向容器中插入键值对 |
|---|---|
| erase | 删除容器中的键值对 |
| clear | 清空容器中有效元素个数 |
| void swap(unordered map&) | 交换两个容器中的元素 |
3. unordered_set：
unordered_set也是一个哈希容器，但它只存储唯一的键（没有值），也就是说它只关心元素是否存在，而不关心元素的具体值。
特点：
元素唯一：集合中的每个元素是唯一的，不能包含重复元素。无序存储：元素以无序的方式存储，插入顺序不影响元素的排列顺序。哈希表实现：与unordered_map一样，unordered_set基于哈希表实现。时间复杂度：查找、插入、删除的平均时间复杂度是O(1)，但在最坏情况下也可能退化为O(n)。 常用操作：
插入：uset.insert(element) 插入元素查找：uset.find(element) 查找元素，返回迭代器，如果找不到则返回uset.end()删除：uset.erase(element) 或 uset.erase(迭代器)判断是否存在：uset.count(element) 返回元素是否存在，存在返回1，不存在返回0大小：uset.size() 返回集合中元素的个数 适用场景：
unordered_set适合需要频繁进行集合操作的场景，比如元素去重、快速查找某个元素是否存在等。
4.小习题
https://leetcode.cn/problems/n-repeated-element-in-size-2n-array/description/
class Solution {public: int repeatedNTimes(vector<int>& nums) { int length = nums.size()/2; unordered_map<int, int> it; for (auto& e : nums) { it[e]++; } for (auto e : it) { if (e.second == length) { return e.first; } } return 1;//这里只是象征性地写一个return 1，不然会报错 }};https://leetcode.cn/problems/uncommon-words-from-two-sentences/description/
class Solution {public: vector<string> uncommonFromSentences(string s1, string s2) { vector<string> arr; vector<string> brr; vector<string> crr; string it; it.clear(); for(auto e:s1) { if(e==' '||e=='\0') { arr.push_back(it); it.clear(); } else it+=e; } arr.push_back(it); it.clear(); map<string,int> a1; for(auto e:arr) { a1[e]++; } for(auto e:s2) { if(e==' '||e=='\0') { brr.push_back(it); it.clear(); } else it+=e; } brr.push_back(it); it.clear(); map<string,int> a2; for(auto e:brr) { a2[e]++; } auto it1=a1.begin(); auto it2=a2.begin(); while(it1!=a1.end()&&it2!=a2.end()) { if(it1->first!=it2->first) { if(it1->first<it2->first) { if(it1->second==1) crr.push_back(it1->first); it1++; } else { if(it2->second==1) crr.push_back(it2->first); it2++; } } else { it1++; it2++; } }while(it1!=a1.end()){ if(it1->second==1) crr.push_back(it1->first); it1++;}while(it2!=a2.end()){ if(it2->second==1) crr.push_back(it2->first); it2++;}return crr; }};5.底层结构
unordered系列的关联式容器之所以效率比较高，是因为其底层使用了哈希结构。
哈希概念：
顺序结构以及平衡树中，元素关键码与其存储位置之间没有对应的关系，因此在查找一个元素 时，必须要经过关键码的多次比较。顺序查找时间复杂度为O(N)，平衡树中为树的高度，即 O( l o g 2 N log_2 N log2N)，搜索的效率取决于搜索过程中元素的比较次数。 理想的搜索方法：可以不经过任何比较，一次直接从表中得到要搜索的元素。 如果构造一种存储结构，通过某种函数(hashFunc)使元素的存储位置与它的关键码之间能够建立 一一**映射**的关系，那么在查找时通过该函数可以很快找到该元素。
当向该结构中：
插入元素 根据待插入元素的关键码，以此函数==计算出该元素的存储位置==并按此位置进行存放搜索元素 对元素的关键码进行同样的计算，把求得的函数值当做元素的存储位置，在结构中按此位置 取元素比较，若关键码相等，则搜索成功 储结构，通过某种函数(hashFunc)使元素的存储位置与它的关键码之间能够建立 一一**映射**的关系，那么在查找时通过该函数可以很快找到该元素。
3. 二者的对比：
| 特性 | unordered_map | unordered_set |
|---|---|---|
| 存储内容 | 键值对（key-value pairs） | 唯一元素（unique elements） |
| 键是否唯一 | 是 | 是 |
| 值 | 有 | 无 |
| 时间复杂度 | 平均O(1)（最坏O(n)） | 平均O(1)（最坏O(n)） |
| 顺序保证 | 无序 | 无序 |
| 适用场景 | 键值对的快速查找、插入、删除 | 元素集合的快速查找、插入、删除 |
4. 小结：
如果需要存储键值对并希望能够通过键快速访问相应的值，unordered_map是更好的选择。如果仅需要存储唯一的元素并希望进行集合操作（如查找、插入、删除），unordered_set更为合适。 两者的核心思想都是通过哈希函数来定位元素，从而提供快速的访问和操作。