c++ set与unordered set的区别

c++ std中set与unordered_set区别和map与unordered_map区别类似，其底层的数据结构说明如下：

　　1、set基于红黑树实现，红黑树具有自动排序的功能，因此map内部所有的数据，在任何时候，都是有序的。

　　2、unordered_set基于哈希表，数据插入和查找的时间复杂度很低，几乎是常数时间，而代价是消耗比较多的内存，无自动排序功能。底层实现上，使用一个下标范围比较大的数组来存储元素，形成很多的桶，利用hash函数对key进行映射到不同区域进行保存。

更详细的区别，如下图：

 set与unordered相比：

　　1、set比unordered_set使用更少的内存来存储相同数量的元素。

　　2、对于少量的元素，在set中查找可能比在unordered_set中查找更快。

　　3、尽管许多操作在unordered_set的平均情况下更快，但通常需要保证set在最坏情况下有更好的复杂度(例如insert)。

　　4、如果您想按顺序访问元素，那么set对元素进行排序的功能是很有用的。

　　5、您可以用<、<=、>和>=从字典顺序上比较不同的set集。unordered_set集则不支持这些操作。

一般来说，在如下情况，适合使用set：

　　1、我们需要有序的数据(不同元素)。

　　2、我们必须打印/访问数据(按排序顺序)。

　　3、我们需要知道元素的前任/继承者。

一般来说，在如下情况，适合使用unordered_set：

　　1、我们需要保留一组元素，不需要排序。

　　2、我们需要单元素访问，即不需要遍历。

　　3、仅仅只是插入、删除、查找的话。

示例：

set：

Input : 1, 8, 2, 5, 3, 9
Output : 1, 2, 3, 5, 8, 9

unordered_set：

Input : 1, 8, 2, 5, 3, 9
Output : 9 3 1 8 2 5 (顺序依赖于 hash function)

下面再给出一个以vector<int>为key的示例，对比下set与unordered_set：

1 set<vector<int>> s;
2     s.insert({1, 2});
3     s.insert({1, 3});
4     s.insert({1, 2});
5
6     for(const auto& vec:s)
7         cout<<vec<<endl;
8     // 1 2
9     // 1 3

因为vector重载了operator<，因此可以作为set的key。

但是如果直接使用unordered_set<vector<int>> s;则报错，因为vector没有hash函数，需要自己定义一个，可以定义一个类似下面这样的hash函数：

 1 struct VectorHash {
 2     size_t operator()(const std::vector<int>& v) const {
 3         std::hash<int> hasher;
 4         size_t seed = 0;
 5         for (int i : v) {
 6             seed ^= hasher(i) + 0x9e3779b9 + (seed<<6) + (seed>>2);
 7         }
 8         return seed;
 9     }
10 };

接下来这样使用：

1 unordered_set<vector<int>, VectorHash> s;
2 s.insert({1, 2});
3 s.insert({1, 3});
4 s.insert({1, 2});
5
6 for(const auto& vec:s)
7     cout<<vec<<endl;
8 // 1 2
9 // 1 3

或者模板特化struct hash<std::vector<int>>

 1 namespace std {
 2     template<>
 3     struct hash<std::vector<int>> {
 4         size_t operator()(const vector<int> &v) const {
 5             std::hash<int> hasher;
 6             size_t seed = 0;
 7             for (int i : v) {
 8                 seed ^= hasher(i) + 0x9e3779b9 + (seed << 6) + (seed >> 2);
 9             }
10             return seed;
11         }
12     };
13 }
14
15 // usage example
16 void test_unordered_set(){
17     unordered_set<std::vector<int>> s;
18     s.insert({1, 2});
19     s.insert({1, 3});
20     s.insert({1, 2});
21     for(const auto& vec:s)
22         cout<<vec<<endl;
23     //    1 3
24     //    1 2
25
26     std::hash<int> hasher;
27     cout<<"hasher(99): "<<hasher(99)<<" ,hasher(77): "<<hasher(77)<<endl;
28     // hasher(99): 99 ,hasher(77): 77
29 }

可以看到，在某些情况下，unordered_set的使用门槛还是挺高的。

Input : 1, 8, 2, 5, 3, 9
Output : 1, 2, 3, 5, 8, 9