map, unordered_map, multimap 和 set、unordered_set、multiset 的区别

1. $map$ 和 $unordered\_map$

• $map$：

  • 有序：$map$ 按照元素的 key 排序，默认情况下使用 $operator<$ 进行排序，也可以自定义排序规则。
  • 唯一性：每个 $key$ 在 $map$ 中是唯一的，一个 $key$ 对应一个值 $value$。
  • 实现：通常基于红黑树（平衡二叉搜索树）实现。
  • 查找时间复杂度：$O(logN)$。
  • 典型用法：当你需要按顺序存储键值对时，使用 $map$。

• $unordered\_map$：

  • 无序：$unordered\_map$ 不按顺序存储元素，而是根据哈希值存储。
  • 唯一性：每个 $key$ 在 $unordered\_map$ 中是唯一的，一个 $key$ 对应一个值 $value$。
  • 实现：基于哈希表实现。
  • 查找时间复杂度：通常为 $O(1)$（在哈希冲突较少的情况下），最坏情况为 $O(N)$。
  • 典型用法：当你不关心元素顺序，只关心快速查找时，使用 $unordered\_map$。

2. $multimap$ 和 $multiset$

• $multimap$：

  • 有序：$multimap$ 按照元素的 key 排序，默认情况下使用 $operator<$ 进行排序，也可以自定义排序规则。
  • 允许重复的 key：$multimap$ 允许具有相同 $key$ 的多个元素，但每个元素的 $value$ 可以不同。
  • 实现：通常基于红黑树实现。
  • 查找时间复杂度：$O(logN)$。
  • 典型用法：当你需要一个可以存储重复键值对的容器时，使用 $multimap$。

• $multiset$：

  • 有序：$multiset$ 按照元素的值排序，默认情况下使用 $operator<$ 进行排序，也可以自定义排序规则。
  • 允许重复元素：$multiset$ 允许元素重复，多个相同的元素会被存储。
  • 实现：通常基于红黑树实现。
  • 查找时间复杂度：$O(logN)$。
  • 典型用法：当你需要一个允许重复元素且需要排序的容器时，使用 $multiset$。

3. $set$ 和 $unordered\_set$

• $set$：

  • 有序：$set$ 按照元素的值排序，默认情况下使用 $operator<$ 进行排序，也可以自定义排序规则。
  • 唯一性：$set$ 中的元素是唯一的，不允许重复。
  • 实现：通常基于红黑树实现。
  • 查找时间复杂度：$O(logN)$。
  • 典型用法：当你需要存储唯一元素并且需要排序时，使用 $set$。

• $unordered\_set$：

  • 无序：$unordered\_set$ 不按顺序存储元素，而是根据哈希值存储。
  • 唯一性：$unordered\_set$ 中的元素是唯一的，不允许重复。
  • 实现：基于哈希表实现。
  • 查找时间复杂度：通常为 $O(1)$（在哈希冲突较少的情况下），最坏情况为 $O(N)$。
  • 典型用法：当你不关心元素顺序，只关心快速查找和唯一性时，使用 $unordered\_set$。

总结对比表格

类型	排序	唯一性	允许重复元素	实现方式	查找复杂度
$map$	有序	唯一	否	红黑树	$O(logN)$
$unordered\_map$	无序	唯一	否	哈希表	$O(1)$
$multimap$	有序	唯一	是	红黑树	$O(logN)$
$multiset$	有序	唯一	是	红黑树	$O(logN)$
$set$	有序	唯一	否	红黑树	$O(logN)$
$unordered\_set$	无序	唯一	否	哈希表	$O(1)$

选择依据

• 使用 $map$ 或 $set$：如果你需要对元素进行排序并且确保唯一性。
• 使用 $unordered\_map$ 或 $unordered\_set$：如果你不关心顺序，只关心查找速度，且元素是唯一的。
• 使用 $multimap$ 或 $multiset$：如果你需要存储重复的元素，并且还希望元素保持有序。