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详细讲解C++中map和unordered_map的区别

作者:野牛程序员:2023-05-18 13:03:30 C++阅读 2801

在C++中,mapunordered_map都是关联容器(Associative Containers),用于存储键值对。它们之间的主要区别在于底层的实现方式和性能特征。

  1. 底层实现方式:

    • map是基于红黑树(Red-Black Tree)实现的有序容器。红黑树是一种自平衡二叉搜索树,确保所有元素按照键的排序顺序存储。因此,当你遍历map时,键值对是按照键的顺序排列的。

    • unordered_map是基于哈希表(Hash Table)实现的无序容器。哈希表使用哈希函数将键转换为存储桶索引,以提高访问和查找的速度。这种实现方式不会保持键的顺序,因此在遍历unordered_map时,键值对的顺序是不确定的。

  2. 查找性能:

    • map的查找操作的时间复杂度为O(log n),其中n是map中键值对的数量。由于红黑树的平衡性质,查找操作的性能在大多数情况下是非常高效的,尤其在存储的元素数量较大时。

    • unordered_map的查找操作的平均时间复杂度为O(1),但最坏情况下可能达到O(n),其中n是unordered_map中键值对的数量。哈希表的性能受到哈希函数的质量和冲突解决策略的影响。在绝大多数情况下,unordered_map提供了更快的查找操作。

  3. 插入和删除性能:

    • mapunordered_map的插入和删除操作的性能类似。在大多数情况下,两者的性能都是非常高效的,但是在某些特殊情况下,unordered_map可能稍微快一些,因为它不需要维护元素的顺序。

  4. 内存占用:

    • unordered_map通常比map占用更多的内存,因为它需要额外的哈希表来存储键和哈希值的映射关系。而map只需要存储红黑树节点的指针。

  5. 有序性:

    • map保持了元素的有序性,可以根据键的顺序进行遍历和范围查找。

    • unordered_map没有保持元素的有序性,因此在需要有序性的场景下,map更适合使用。

根据具体的需求,你可以选择使用mapunordered_map。如果你需要有序的键值对集合,并且对查找的性能要求不是非常高,那么使用map是一个不错的选择。如果你更关注查找操作的性能,而不在乎元素的顺序,那么使用unordered_map会更合适。


以下是使用mapunordered_map的简单示例代码:

#include <iostream>
#include <map>
#include <unordered_map>

int main() {
    // 使用map存储键值对
    std::map<int, std::string> myMap;
    myMap[1] = "One";
    myMap[4] = "Four";
    myMap[2] = "Two";
    myMap[3] = "Three";

    std::cout << "Map elements (ordered):" << std::endl;
    for (const auto& pair : myMap) {
        std::cout << pair.first << ": " << pair.second << std::endl;
    }

    // 使用unordered_map存储键值对
    std::unordered_map<int, std::string> myUnorderedMap;
    myUnorderedMap[1] = "One";
    myUnorderedMap[4] = "Four";
    myUnorderedMap[2] = "Two";
    myUnorderedMap[3] = "Three";

    std::cout << "\\nUnordered Map elements (unordered):" << std::endl;
    for (const auto& pair : myUnorderedMap) {
        std::cout << pair.first << ": " << pair.second << std::endl;
    }

    return 0;
}

输出结果:

Map elements (ordered):
1: One
2: Two
3: Three
4: Four

Unordered Map elements (unordered):
4: Four
2: Two
1: One
3: Three

在使用map时,键值对按照键的顺序进行遍历。而在使用unordered_map时,键值对的顺序是不确定的,因为它是基于哈希表实现的。

野牛程序员教少儿编程与信息学奥赛-微信|电话:15892516892
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