c++中set和unordered_set的区别

作用

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set与unordered_set一样，都是关联式容器，和 map 容器不同，使用 set 容器存储的各个键值对，要求键 key 和值 value 必须相等。

当使用 set 容器存储键值对时，只需要为其提供各键值对中的 value 值（也就是 key 的值）即可。

使用 set 容器存储的各个元素的值必须各不相同。

从语法上讲 set 容器并没有强制对存储元素的类型做 const 修饰，即 set 容器中存储的元素的值是可以修改的。但是，C++ 标准为了防止用户修改容器中元素的值，对所有可能会实现此操作的行为做了限制，使得在正常情况下，用户是无法做到修改 set 容器中元素的值的。

下面主要讨论一下set和unordered_set的区别之处。

set

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• 定义于头文件
• 底层实现通常是平衡二叉树
• 元素自动排序，这为查找元素提供了良好性能，但同时也造成了一个重要限制：不能直接改变元素值，因为这会打乱原本正确的顺序
• 查找函数具有对数复杂度
• 要改变元素的值，必须先删除该元素，再插入新元素

使用示例如下：

// Program to print elements of set
#include 
using namespace std;
  
int main()
{
    set<int> s;
    s.insert(5);
    s.insert(1);
    s.insert(6);
    s.insert(3);
    s.insert(7);
    s.insert(2);
  
    cout << "Elements of set in sorted order: \n";
    for (const auto& it : s)
        cout << it << " ";
  
    return 0;
}

输出结果：

Elements of set in sorted order: 
1 2 3 5 6 7

unordered_set

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• 定义于头文件
• 底层实现通常是hash-table
• 元素是无序的
• 插入、删除、查找元素的时间复杂度是常量的（排除偶尔的rehashing导致的线性复杂度）

示例：

// Program to print elements of set
#include 
using namespace std;
  
int main()
{
    unordered_set<int> s;
    s.insert(5);
    s.insert(1);
    s.insert(6);
    s.insert(3);
    s.insert(7);
    s.insert(2);
  
    cout << "Elements of unordered_set: \n";
    for (auto it : s)
        cout << it << " ";
  
    return 0;
}

输出结果：

Elements of set in sorted order: 
2 7 5 1 6 3

小结

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综上，以下情况使用set：

• 需要排序的数据
• 需要通过前序、后序等方式遍历元素或者查找前继后继元素
• 想要使用binary_search(), lower_bound() and upper_bound()等需要在有序元素上使用的方法
• 其他平衡二叉树具有而hash表没有的优点

在以下情况使用unordered_set:

• 仅需要保存互异的元素而不需要排序
• 只需要获取单个元素而不需要遍历

它们的区别概览：

最后通过set进行按序查找前继后继元素的示例如下：

// Program to print inorder predecessor and inorder successor
#include 
using namespace std;
  
set<int> s;
  
void inorderPredecessor(int key)
{
    if (s.find(key) == s.end()) {
        cout << "Key doesn't exist\n";
        return;
    }
  
    set<int>::iterator it;
    it = s.find(key); // get iterator of key
  
    // If iterator is at first position
    // Then, it doesn't have predecessor
    if (it == s.begin()) {
        cout << "No predecessor\n";
        return;
    }
  
    --it; // get previous element
    cout << "predecessor of " << key << " is=";
    cout << *(it) << "\n";
}
  
void inorderSuccessor(int key)
{
    if (s.find(key) == s.end()) {
        cout << "Key doesn't exist\n";
        return;
    }
  
    set<int>::iterator it;
    it = s.find(key); // get iterator of key
    ++it; // get next element
  
    // Iterator points to NULL (Element does
    // not exist)
    if (it == s.end())
    {
        cout << "No successor\n";
        return;
    }
    cout << "successor of " << key << " is=";
    cout << *(it) << "\n";
}
  
int main()
{
    s.insert(1);
    s.insert(5);
    s.insert(2);
    s.insert(9);
    s.insert(8);
  
    inorderPredecessor(5);
    inorderPredecessor(1);
    inorderPredecessor(8);
    inorderSuccessor(5);
    inorderSuccessor(2);
    inorderSuccessor(9);
  
    return 0;
}

输出如下：

predecessor of 5 is=2
No predecessor
predecessor of 8 is=5
successor of 5 is=8
successor of 2 is=5
No successor

参考资料

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set vs unordered_set in C++ STL