好的！以下是关于 C++ 容器类 <unordered_set> 的完整讲解，我已添加目录、参考资料和出站链接。为了保持结构清晰，我会基于之前的回答进行整理，并在文末添加你请求的内容。如果你需要对其他容器类（如 <set>、<vector> 等）也加上类似结构，请告诉我！
C++ 容器类 <unordered_set> 详解
目录
概述
<unordered_set> 是 C++11 引入的标准库容器，基于哈希表实现，用于存储无序的唯一元素。它提供平均 O(1) 的插入、删除和查找操作，适用于需要高效查询的场景。
包含头文件
#include <unordered_set>
#include <iostream>
定义格式
std::unordered_set<类型, 哈希函数, 相等比较器> 变量名;
基本特性
- 无序存储：元素不按任何顺序排列。
- 唯一性：不允许重复元素。
- 高效操作：平均时间复杂度 O(1)，最坏 O(n)（哈希冲突时）。
- 动态大小：支持运行时调整。
基本用法
声明和初始化
#include <unordered_set>
#include <iostream>
int main() {
std::unordered_set<int> us; // 空无序集合
std::unordered_set<int> us2 = {1, 2, 3, 4, 2}; // 初始化列表，重复的 2 被忽略
std::cout << "us2: ";
for (int val : us2) {
std::cout << val << " "; // 输出顺序不定，如：4 3 1 2
}
std::cout << std::endl;
return 0;
}
插入元素
#include <unordered_set>
#include <iostream>
int main() {
std::unordered_set<int> us;
us.insert(10);
us.insert(30);
us.insert(20);
us.insert(10); // 重复无效
std::cout << "us: ";
for (int val : us) {
std::cout << val << " "; // 输出顺序不定，如：20 30 10
}
std::cout << std::endl;
return 0;
}
删除元素
#include <unordered_set>
#include <iostream>
int main() {
std::unordered_set<int> us = {1, 2, 3, 4};
us.erase(2); // 删除值为 2
std::cout << "After erase: ";
for (int val : us) {
std::cout << val << " "; // 输出顺序不定，如：4 3 1
}
std::cout << std::endl;
return 0;
}
查找元素
#include <unordered_set>
#include <iostream>
int main() {
std::unordered_set<int> us = {10, 20, 30};
auto it = us.find(20);
if (it != us.end()) {
std::cout << "Found: " << *it << std::endl; // 输出：Found: 20
}
if (us.count(10)) {
std::cout << "10 exists" << std::endl; // 输出：10 exists
}
return 0;
}
大小和状态
#include <unordered_set>
#include <iostream>
int main() {
std::unordered_set<int> us = {1, 2, 3};
std::cout << "Size: " << us.size() << std::endl; // 输出：3
std::cout << "Empty? " << (us.empty() ? "Yes" : "No") << std::endl; // 输出：No
return 0;
}
哈希表特性
#include <unordered_set>
#include <iostream>
int main() {
std::unordered_set<int> us = {1, 2, 3, 4, 5};
std::cout << "Bucket count: " << us.bucket_count() << std::endl;
std::cout << "Load factor: " << us.load_factor() << std::endl;
std::cout << "Max load factor: " << us.max_load_factor() << std::endl;
return 0;
}
迭代器
#include <unordered_set>
#include <iostream>
int main() {
std::unordered_set<std::string> us = {"Apple", "Banana", "Cherry"};
std::cout << "Elements: ";
for (auto it = us.begin(); it != us.end(); ++it) {
std::cout << *it << " "; // 输出顺序不定，如：Cherry Apple Banana
}
std::cout << std::endl;
return 0;
}
与 <set> 的对比
| 特性 | std::unordered_set | std::set |
|---|---|---|
| 数据结构 | 哈希表 | 平衡二叉树 |
| 元素顺序 | 无序 | 升序 |
| 重复元素 | 不允许 | 不允许 |
| 查找 | 平均 O(1) | O(log n) |
| 插入/删除 | 平均 O(1) | O(log n) |
| 内存开销 | 桶+指针 | 树节点+指针 |
| 迭代器 | 前向 | 双向 |
注意事项
- 哈希冲突：冲突严重时性能退化，需优化哈希函数。
- 迭代器失效：插入不影响现有迭代器，删除使指向被删元素的迭代器失效。
- 自定义类型：需提供哈希函数和相等比较器。
- 无排序：若需排序，使用
<set>。
自定义类型示例
#include <unordered_set>
#include <iostream>
#include <string>
struct Person {
std::string name;
int age;
bool operator==(const Person& other) const {
return name == other.name && age == other.age;
}
};
namespace std {
template<> struct hash<Person> {
size_t operator()(const Person& p) const {
return hash<string>()(p.name) ^ hash<int>()(p.age);
}
};
}
int main() {
std::unordered_set<Person> us;
us.insert({"Alice", 25});
us.insert({"Bob", 30});
us.insert({"Alice", 25}); // 重复无效
for (const Person& p : us) {
std::cout << p.name << ", " << p.age << "\n";
}
return 0;
}
实用示例：统计唯一访问者
#include <unordered_set>
#include <iostream>
#include <string>
int main() {
std::unordered_set<std::string> visitors;
std::string id;
std::cout << "Enter visitor IDs (Ctrl+D or Ctrl+Z to stop):\n";
while (std::cin >> id) {
visitors.insert(id);
}
std::cout << "Unique visitors: " << visitors.size() << "\n";
return 0;
}
小练习
问题
写一个 C++ 程序：
- 定义一个
std::unordered_set<int>。 - 插入 10、20、30、20、40（注意重复）。
- 删除值为 20 的元素。
- 输出所有元素和大小。
参考答案
#include <unordered_set>
#include <iostream>
int main() {
std::unordered_set<int> us;
us.insert(10);
us.insert(20);
us.insert(30);
us.insert(20); // 重复无效
us.insert(40);
us.erase(20);
std::cout << "Elements: ";
for (int val : us) {
std::cout << val << " ";
}
std::cout << "\nSize: " << us.size() << std::endl;
return 0;
}
输出（顺序不定）：
Elements: 40 10 30
Size: 3
参考资料
- C++ Standard Library Reference:
<unordered_set>的官方文档，详细描述其接口和实现。
- ISO/IEC 14882:2011 (C++11 Standard)
- cppreference.com: 提供
<unordered_set>的详细说明和示例。 - The C++ Programming Language (4th Edition) by Bjarne Stroustrup: C++ 容器类的权威书籍。
- Effective STL by Scott Meyers: 关于 STL 容器的实用建议。
出站链接
- cppreference.com: std::unordered_set – 官方文档和示例。
- C++ Reference: std::unordered_set – 简洁的接口说明。
- GeeksforGeeks: unordered_set in C++ – 教程和代码示例。
- LearnCpp: Introduction to unordered_set – 初学者友好教程。
下一步
- 如果你想试试练习，请提交代码，我会帮你检查。
- 如果需要更深入内容（如哈希表优化、与
<unordered_multiset>对比），或设计测验题，请告诉我！ - 你也可以提出具体问题，如“如何调整
<unordered_set>的负载因子？”或“<unordered_set>的哈希实现原理？”。
现在，你想做什么？试试练习，还是有其他需求？
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