C++ 各种map对比

文章目录

- - 特点比较
  - - 1. `std::map`
    - 2. `std::unordered_map`
    - 3. `std::multimap`
    - 4. `std::unordered_multimap`
    - 5. `hash_map`（SGI STL 扩展）
  - C++ 示例代码
  - 代码解释

特点比较

1. `std::map`

底层实现：基于红黑树（一种自平衡的二叉搜索树）。
元素顺序：元素按照键（key）的升序排列。
键的唯一性：每个键只能出现一次，插入重复键的元素会被忽略。
查找效率：查找操作的时间复杂度为 $O (l o g n)$ ，其中 $n$ 是容器中元素的数量。
插入和删除效率：插入和删除操作的时间复杂度也为 $O (l o g n)$ 。

2. `std::unordered_map`

底层实现：基于哈希表。
元素顺序：元素没有特定的顺序，存储位置由键的哈希值决定。
键的唯一性：每个键只能出现一次，插入重复键的元素会覆盖原有的元素。
查找效率：平均情况下，查找操作的时间复杂度为 $O (1)$ ，但在最坏情况下可能达到 $O (n)$ 。
插入和删除效率：平均情况下，插入和删除操作的时间复杂度为 $O (1)$ 。

3. `std::multimap`

底层实现：同样基于红黑树。
元素顺序：元素按照键的升序排列。
键的唯一性：允许键重复，即可以有多个元素具有相同的键。
查找效率：查找操作的时间复杂度为 $O (l o g n)$ 。
插入和删除效率：插入和删除操作的时间复杂度为 $O (l o g n)$ 。

4. `std::unordered_multimap`

底层实现：基于哈希表。
元素顺序：元素没有特定的顺序，由键的哈希值决定存储位置。
键的唯一性：允许键重复。
查找效率：平均情况下，查找操作的时间复杂度为 $O (1)$ ，最坏情况下为 $O (n)$ 。
插入和删除效率：平均情况下，插入和删除操作的时间复杂度为 $O (1)$ 。

5. `hash_map`（SGI STL 扩展）

底层实现：基于哈希表。
元素顺序：元素没有特定的顺序，由键的哈希值决定存储位置。
键的唯一性：每个键只能出现一次，插入重复键的元素会覆盖原有的元素。
查找效率：平均情况下，查找操作的时间复杂度为 $O (1)$ ，最坏情况下为 $O (n)$ 。
插入和删除效率：平均情况下，插入和删除操作的时间复杂度为 $O (1)$ 。
在早期的 C++ 标准（如 C++98、C++03）中有 hash_map，不过它并非标准库的一部分，而是来自于 SGI STL 扩展。在 C++11 及以后的标准中，hash_map 被 std::unordered_map 替代，std::unordered_map 成为标准的哈希表实现。不过有些编译器仍然支持 hash_map，下面为你加入 hash_map 并进行比较，同时给出相应的 C++ 示例代码。

C++ 示例代码

#include <iostream>
#include <map>
#include <unordered_map>
#include <ext/hash_map>  // 对于支持 hash_map 的编译器// 演示 std::map 的使用
void testStdMap() {std::map<int, std::string> myMap;myMap[1] = "apple";myMap[2] = "banana";myMap[1] = "cherry";  // 键 1 重复，会覆盖原有的值std::cout << "std::map:" << std::endl;for (const auto& pair : myMap) {std::cout << pair.first << ": " << pair.second << std::endl;}
}// 演示 std::unordered_map 的使用
void testUnorderedMap() {std::unordered_map<int, std::string> myUnorderedMap;myUnorderedMap[1] = "apple";myUnorderedMap[2] = "banana";myUnorderedMap[1] = "cherry";  // 键 1 重复，会覆盖原有的值std::cout << "\nstd::unordered_map:" << std::endl;for (const auto& pair : myUnorderedMap) {std::cout << pair.first << ": " << pair.second << std::endl;}
}// 演示 std::multimap 的使用
void testMultiMap() {std::multimap<int, std::string> myMultiMap;myMultiMap.insert({1, "apple"});myMultiMap.insert({2, "banana"});myMultiMap.insert({1, "cherry"});  // 键 1 重复，允许插入std::cout << "\nstd::multimap:" << std::endl;for (const auto& pair : myMultiMap) {std::cout << pair.first << ": " << pair.second << std::endl;}
}// 演示 std::unordered_multimap 的使用
void testUnorderedMultiMap() {std::unordered_multimap<int, std::string> myUnorderedMultiMap;myUnorderedMultiMap.insert({1, "apple"});myUnorderedMultiMap.insert({2, "banana"});myUnorderedMultiMap.insert({1, "cherry"});  // 键 1 重复，允许插入std::cout << "\nstd::unordered_multimap:" << std::endl;for (const auto& pair : myUnorderedMultiMap) {std::cout << pair.first << ": " << pair.second << std::endl;}
}// 演示 hash_map 的使用
void testHashMap() {__gnu_cxx::hash_map<int, std::string> myHashMap;myHashMap[1] = "apple";myHashMap[2] = "banana";myHashMap[1] = "cherry";  // 键 1 重复，会覆盖原有的值std::cout << "\nhash_map:" << std::endl;for (const auto& pair : myHashMap) {std::cout << pair.first << ": " << pair.second << std::endl;}
}int main() {testStdMap();testUnorderedMap();testMultiMap();testUnorderedMultiMap();testHashMap();return 0;
}

代码解释

testStdMap 函数演示了 std::map 的使用，插入重复键的元素会覆盖原有的值，元素按照键的升序排列。
testUnorderedMap 函数演示了 std::unordered_map 的使用，插入重复键的元素也会覆盖原有的值，元素没有特定的顺序。
testMultiMap 函数演示了 std::multimap 的使用，允许插入重复键的元素，元素按照键的升序排列。
testUnorderedMultiMap 函数演示了 std::unordered_multimap 的使用，允许插入重复键的元素，元素没有特定的顺序。
testHashMap 函数演示了 hash_map 的使用，插入重复键的元素会覆盖原有的值，元素没有特定的顺序。