unordered_map的初始化和赋值方法详解

# 1. unordered_map的基本介绍

unordered_map是 C++ STL 中的一个关联容器，内部实现采用哈希表，因此插入、删除、查找元素的时间复杂度为O(1)。它提供了快速查找的能力，比起普通的map在查找元素时效率更高。

unordered_map支持快速的插入和删除操作，并且在查找元素时效率更高，因为其内部实现使用哈希表，可以直接通过哈希函数找到对应元素的位置。在需要快速查找元素并且不需要有序排列的情况下，unordered_map是一个很好的选择。

unordered_map的模板声明为`std::unordered_map<key_type, value_type>`，其中key_type为键的类型，value_type为值的类型。通过键值对存储，可以方便快速地查找值。

# 2. unordered_map的初始化

unordered_map 是 C++ STL 中的一种关联容器，它使用哈希表来实现，支持快速的插入、删除和查找操作。在使用 unordered_map 之前，我们需要对其进行初始化。本章节将介绍三种初始化 unordered_map 的方法，并通过具体的示例来演示每种方法的使用。

#### 2.1 利用花括号初始化unordered_map

利用花括号初始化 unordered_map 是一种简洁方便的方法，可以直接指定键值对进行初始化。示例代码如下：

// 初始化一个空的 unordered_map
unordered_map<int, string> my_map1;

// 初始化一个包含键值对的 unordered_map
unordered_map<int, string> my_map2 = {{1, "apple"}, {2, "banana"}, {3, "orange"}};

#### 2.2 利用make_pair初始化unordered_map

我们也可以利用 make_pair 函数来创建键值对，然后插入到 unordered_map 中进行初始化。示例代码如下：

// 初始化一个空的 unordered_map
unordered_map<int, string> my_map3;

// 插入键值对进行初始化
my_map3.insert(make_pair(1, "apple"));
my_map3.insert(make_pair(2, "banana"));
my_map3.insert(make_pair(3, "orange"));

#### 2.3 利用insert方法进行初始化

除了利用 make_pair 直接插入键值对外，我们还可以使用 insert 方法来向 unordered_map 中插入元素。示例代码如下：

// 初始化一个空的 unordered_map
unordered_map<int, string> my_map4;

// 使用 insert 方法插入键值对进行初始化
my_map4.insert(pair<int, string>(1, "apple"));
my_map4.insert(pair<int, string>(2, "banana"));
my_map4.insert(pair<int, string>(3, "orange"));

通过上述方法，我们可以灵活地初始化 unordered_map，并根据需要选择最适合的初始化方式。

# 3. unordered_map的插入和访问操作

#### 3.1 插入键值对到unordered_map

在unordered_map中插入键值对时，可以使用`insert`函数或者直接使用下标操作符`[]`进行插入。使用`insert`函数时，需要传入一个`pair`类型的键值对作为参数。而直接使用下标操作符时，如果指定的键不存在，则会自动创建一个新的键值对。

#include <iostream>
#include <unordered_map>

int main() {
    std::unordered_map<std::string, int> umap;

    // 使用insert函数插入键值对
    umap.insert(std::make_pair("apple", 10));

    // 使用下标操作符插入键值对
    umap["banana"] = 20;

    return 0;
}

#### 3.2 修改unordered_map中的值

要修改unordered_map中已有键对应的值，可以直接使用下标操作符`[]`或者通过`insert_or_assign`函数来实现。直接使用下标操作符时，如果键不存在，会先进行插入操作再修改值；而`insert_or_assign`函数可以直接修改已有键对应的值。

#include <iostream>
#include <unordered_map>

int main() {
    std::unordered_map<std::string, int> umap = {{"apple", 10}, {"banana", 20}};

    // 修改值
    umap["banana"] = 30;
    // 使用insert_or_assign
    umap.insert_or_assign("apple", 15);
    return 0;
}

#### 3.3 查找unordered_map中的元素

要查找unordered_map中的元素，可以使用`find`函数。如果找到指定键，则返回指向该键值对的迭代器；如果找不到，则返回`end()`。另外，使用`count`函数可以判断某个键是否存在，返回值为1表示存在，为0表示不存在。

#include <iostream>
#include <unordered_map>

int main() {
    std::unordered_map<std::string, int> umap = {{"apple", 10}, {"banana", 20}};

    // 查找元素
    auto it = umap.find("apple");
    if (it != umap.end()) {
        std::cout << "Found: " << it->second << std::endl;
    } else {
        std::cout << "Not found" << std::endl;
    }
    // 判断键是否存在
    if (umap.count("banana")) {
        std::cout << "Key exists" << std::endl;
    } else {
        std::cout << "Key does not exist" << std::endl;
    }
    return 0;
}

# 4. unordered_map的遍历和删除操作

unordered_map 提供了各种方法来遍历和删除其中的元素，让我们来逐一学习如何操作。

#### 4.1 遍历unordered_map中的所有元素

在 C++ 中，我们可以使用迭代器或范围for循环来遍历 unordered_map 中的所有元素。

##### 4.1.1 使用迭代器遍历

通过使用迭代器来遍历 unordered_map，我们可以访问每个键值对并对其执行相应操作。下面是一个示例代码：

unordered_map<string, int> myMap = {{"apple", 5}, {"banana", 3}, {"cherry", 8}};

// 使用迭代器遍历
for(auto it = myMap.begin(); it != myMap.end(); ++it) {
    cout << "Key: " << it->first << ", Value: " << it->second << endl;
}

##### 4.1.2 使用范围for循环遍历

范围for循环（range-based for loop）提供了一种更加简洁的方法来遍历 unordered_map：

for(const auto& pair : myMap) {
    cout << "Key: " << pair.first << ", Value: " << pair.second << endl;
}

#### 4.2 删除unordered_map中的元素

在 unordered_map 中，我们可以删除单个元素或清空整个容器。

##### 4.2.1 删除单个元素

通过使用 erase() 方法来删除单个元素，可以根据键的值来删除指定的元素。示例如下：

// 删除键值为"banana"的元素
myMap.erase("banana");

##### 4.2.2 清空unordered_map

如果想要清空整个 unordered_map，可以使用 clear() 方法来实现：

myMap.clear();

通过以上方法，我们可以方便地遍历和删除 unordered_map 中的元素，灵活应用在实际开发中。

# 5. 总结与拓展

unordered_map 是 C++ STL 提供的关联容器，具有快速查找、插入和删除操作的特点。本节将对 unordered_map 与 map 进行比较，介绍更多 unordered_map 的操作方法，并分析其应用场景。

#### 5.1 unordered_map与map的对比

在使用 STL 中的关联容器时，往往需要根据具体场景选择合适的容器类型。unordered_map 和 map 都可以实现键值对的存储和快速查找，但它们的内部实现方式不同。

| 特点 | unordered_map | map |
|----------------|----------------------------|---------------------------|
| 内部实现 | 哈希表 | 红黑树 |
| 查找效率 | O(1)平均，最坏O(n) | O(logn) |
| 有序性 | 无序 | 有序 |
| 内存占用 | 使用较多内存空间 | 内存占用较小 |
| 适合场景 | 查找频繁、不需要有序输出 | 有序输出要求较高 |

在实际应用中，如果对元素的有序性要求不高，且需要快速的查找和插入操作，可以选择使用 unordered_map。而如果需要按照键的大小顺序进行遍历或输出，或者内存空间有限，可以选择使用 map。

#### 5.2 unordered_map更多操作方法介绍

除了插入、访问和删除操作外，unordered_map 还提供了一些其他常用的操作方法，例如：

- `count(key)`: 返回容器中key值为key的元素个数，通常用于判断元素是否存在。
- `size()`: 返回容器中元素的个数。
- `bucket_count()`: 返回哈希表中桶的数量。
- `bucket(key)`: 返回具有特定键key的桶的索引。
- `empty()`: 判断容器是否为空。

下面是一个简单示例代码：

#include <iostream>
#include <unordered_map>

int main() {
    std::unordered_map<int, std::string> myMap = {{1, "apple"}, {2, "banana"}, {3, "orange"}};

    // 判断元素是否存在
    if (myMap.count(2) > 0) {
        std::cout << "Key 2 exists in the map." << std::endl;
    }

    // 打印容器大小和桶的数量
    std::cout << "Size of the map: " << myMap.size() << std::endl;
    std::cout << "Number of buckets: " << myMap.bucket_count() << std::endl;

    return 0;
}

#### 5.3 unordered_map的应用场景分析

unordered_map 由于其查找效率高、插入和删除操作快捷等优势，在实际应用中有着广泛的应用场景，例如：

- 缓存系统：用于存储键值对，提高数据的访问速度。
- 字符串处理：统计字符出现的次数，快速查找、替换操作。
- 数据处理：用于数据的索引，快速查找特定元素。

总的来说，unordered_map 适合于对元素的快速查找和插入操作要求较高的场景，尤其适用于大数据量的存储和管理。在选择容器类型时，应根据具体需求综合考虑使用 unordered_map。