前言：

c++的各种容器使用的时候很方便，但是如果作为一个初学者，看到一堆库要记住也是很头疼的，而且很多库名称会很相似，所以我们要很好的使用这些库的时候，我们需要了解清楚它们底层实现的原理，这样我们使用中就更加得心应手。

今天给大家分享一下

map

multimap

unordered_map

unordered_multimap

作者：良知犹存

转载授权以及围观：欢迎关注微信公众号：羽林君

或者添加作者个人微信：become_me

几种容器的初步介绍:

map简介

map是STL的一个关联容器，map 容器中所有的元素都会根据元素对应的键值来排序，而键值key 是唯一值，并不会出现同样的键值key，也就是说假设已经有一个键值key 存在map 里，当同样的键值key 再insert 资料时，新的资料就会覆盖掉原本key 的资料。

map 的实作方式通常是用红黑树(red-black tree)实作的，这样它可以保证可以在O(log n)时间内完成搜寻、插入、删除，n为元素的数目。

常用函数

| 函数名 |作用 | | --- | --- | |begin| 返回一个指向集合中第一个元素的迭代器| |end |返回指向末尾的迭代器| |empty |如果set为空，则返回true| |size |返回集合中元素的数量| |insert |在集合中插入元素| |erase |从集合中擦除元素| |swap| 交换集合的内容| |clear| 删除集合中的所有元素| |emplace| 构造新元素并将其插入到集合中| |find |搜索具有给定键的元素| |count| 获取与给定键匹配的元素数|

注意： 这里map的键值 key是不可以重复的，在实际使用中，如果用map[key] = xxx,其中key已经存在的情况下，key对应的元素会被覆盖掉，如果是用insert方式进行覆盖则会失败。

下面代码里面用到了 first和second

map.first：第一个称为(key)键值
map.second：第二个称为(key)键值对应的数值(value)

#include <iostream>
#include <map>
using namespace std;
int main()
{
std::map<int, std::string> studentMap = {
{1, "Tom"},
{7, "Mali"},
{15, "John"}};

for(auto i:studentMap2)
{
cout<<i.first<<" "
<<i.second;
cout<<endl;
}
std::pair<std::map<int, std::string>::iterator, bool> retPair;
retPair = studentMap.insert(std::pair<int, std::string>(15, "Bob"));

for(auto i:studentMap)
{
cout<<i.first<<" "
<<i.second;
cout<<endl;
}

std::map<int, std::string>::iterator itor = studentMap.find(7);
if (itor != studentMap.end())
{
// cout<<itor->first<<" "
//     <<itor->second;
// cout<<endl;
}

studentMap[15] = "Lily";

for(auto i:studentMap)
{
cout<<i.first<<" "
<<i.second;
cout<<endl;
}

cout<<endl;
studentMap.erase(15);
for(auto i:studentMap)
{
cout<<i.first<<" "
<<i.second;
cout<<endl;
}
}

输出结果如图所示：

multimap简介

multimaps是关联式容器，它按照特定的顺序，存储由key和value映射成的键值对<key, value>，其中多个键值对之间的key是可以重复的，multimap在底层用二叉搜索树(红黑树)来实现。

在内部，multimap中的元素总是通过其内部比较对象，按照指定的特定严格弱排序标准对key进行排序的。和map最大的区别，multimap中的key是可以重复的。

常用函数参照map函数使用

#include <iostream>
#include <map>
using namespace std;
int main()
{
std::multimap<string, std::string> studentMap2 = {
{"first", "Tom"},
{"second", "Mali"},
{"third", "John"}};

studentMap2.insert(std::pair<std::string, std::string>("first", "Bob"));

cout<< "output:"<<endl;
for (std::multimap<std::string, std::string>::iterator it = studentMap2.begin(); it != studentMap2.end(); it++) {
std::cout << (*it).first << ", " << (*it).second << "\n";
}

std::multimap<std::string, std::string>::iterator itor_begin = studentMap2.lower_bound("first");
std::multimap<std::string, std::string>::iterator itor_end   = studentMap2.upper_bound("first");
while(itor_begin != itor_end)
{
cout << itor_begin->first<<" "<< itor_begin++->second << endl;
// cout << itor_begin->first<<" "<< itor_begin->second << endl;
// itor_begin++;
}

cout << endl;
cout << endl;

std::cout << studentMap2.count("first") <<std::endl; // 输出为2

}

以上代码可以进行debug 进行查看，一个键值对应多个元素，对应数据排列的情况如下：

冲突的元素会使用元素链接的方式保存。

所以我们无法使用 multimap[key]进行访问数据，是因为multimap的key可以对应多个数据，所以下标访问是没有意义的。

unordered_map简介

unordered_map 内部实现了一个哈希表（也叫散列表，通过把关键码值映射到Hash表中一个位置来访问记录，查找的时间复杂度可达到O(1)，其在海量数据处理中有着广泛应用）。因此，其元素的排列顺序是无序的。容器中每个元素都是 key/value，每个 key 仅可出现一次。

unordered_map 特点就是搜寻效率高，利用键值与哈希函数(hash function)计算出哈希值而快速的查找到对应的元素，时间复杂度为常数级别O(1)， 而额外空间复杂度则要高出许多。unordered_map 与map 的使用方法基本上一样，都是key/value 之间的映射，只是他们内部采用的资料结构不一样。所以对于需要高效率查询的情况可以使用unordered_map 容器。而如果对记忆体消耗比较敏感或者资料存放要求排序的话则可以用map 容器。

常用函数参照map函数使用

#include <iostream>
#include <unordered_map>
using namespace std;
int main()
{
std::unordered_map < std::string , int > studentUMap3 = {
{ "Tom" , 1 },
{ "Ann" , 4 },
{ "Job" , 2 }
};

studentUMap3.insert(std::pair<std::string, int>("Job", 5));

cout<< "output:"<<endl;
for (auto it = studentUMap3.begin(); it != studentUMap3.end(); it++) {
std::cout << (*it).first << ", " << (*it).second << "\n";
}

cout<<endl;
studentUMap3["Job"] = 3;
for (auto it = studentUMap3.begin(); it != studentUMap3.end(); it++) {
std::cout << (*it).first << ", " << (*it).second << "\n";
}
}

unordered_map用法和map基本一致，但是考虑的访问的速度有要求的情况下，我们优先使用，unordered_map;要是考虑到空间大小对程序影响的时候，我们优先使用map。

unordered_multimap简介

unordered_multimap 是一个封装哈希表的无序容器。容器中每个元素都是 key/value，每个 key 可重复出现。

同map和unordered_map区别一样，multimap通过key访问单个元素的速度通常也比unordered_multimap容器慢。 常用函数参照map函数使用

#include <iostream>
#include <unordered_map>
using namespace std;
int main()
{
std::unordered_multimap < int , int > studentUMap4;
studentUMap4.insert(std::pair<int, int>(1, 333));
studentUMap4.insert(std::pair<int, int>(3, 555));
studentUMap4.insert(std::pair<int, int>(5, 666));

studentUMap4.insert(std::pair<int, int>(5, 5));

cout<< "output:"<<endl;
for (auto it = studentUMap4.begin(); it != studentUMap4.end(); it++) {
std::cout << (*it).first << ", " << (*it).second << "\n";
}

std::cout <<"count:"<< studentUMap4.count(5) <<std::endl;
std::cout <<"size: "<< studentUMap4.size() <<std::endl;
std::cout <<"empty?"<< studentUMap4.empty()<<"\n" <<std::endl;

std::unordered_multimap < int , int >studentUMap5;
studentUMap5.swap(studentUMap4);
std::cout <<"count:"<< studentUMap4.count(5) <<std::endl;
std::cout <<"size: "<< studentUMap4.size() <<std::endl;
std::cout <<"empty?"<< studentUMap4.empty()<<"\n" <<std::endl;

std::cout <<"count:" <<studentUMap5.count(5)<<"\n" <<std::endl;

studentUMap5.clear();
std::cout <<"size: " <<studentUMap5.size() <<std::endl;
std::cout <<"empty?"<<studentUMap5.empty() <<std::endl;
}

重复元素对应的debug显示

代码执行输出显示

区别介绍

首先这几个容器都是关联容器，其中无论是有序关联容器还是有序关联容器都是基于(set:集合 key map:映射表 [key : value])

wiki

因为map和multimap unordered_map和unordered_multimap两两区分时候，从底层实现来说，区别不是很大，所以我们先进行map与multimap的区别，再进行map和unordered_map区别比较。其他的类比即可。

最直观的区别：

map和unordered_map;//key不允许重复，是单重映射表
multimap和unordered_multimap;//key允许重复，是多重映射表

实现机制的区别：

map和unordered_map的区别:内部实现机理不同

• map :map内部实现了一个红黑树（红黑树是非严格平衡二叉搜索树，而AVL是严格平衡二叉搜索树），红黑树具有自动排序的功能，因此map内部的所有元素都是有序的，红黑树的每一个节点都代表着map的一个元素。因此，对于map进行的查找、删除，添加等一系列的操作都相当于是对红黑树进行的操作。map中的元素是按照二叉搜索树 （又名儿茶查找树、二叉排序树–特点就是左子树上所有节点的键值都小于根节点的键值，右子树所有节点的键值都大于根结点的键值）存储的，使用中序遍历可将键值按照从小到大遍历出来。 map和multimap的区别在于，map不允许相同key值存在，multimap则允许相同的key值存在。

• unordered_map :unordered_map内部实现了一个哈希表 （也叫散列表，通过把关键码值映射到Hash表中一个位置来访问记录，查找的时间复杂度可达到O(1)，其在海量数据处理中有着广泛应用）。因此，其元素的排列顺序都是无序的。unordered_map 和 unordered_multimap 都是基于哈希表实现的，而且冲突策略采用的是链地址法。

使用的角度

空间占用率和效率上

unorder_map占用的内存更加高一点,unorder_map内部采用hash表,map内部采用的是红黑树,内存占有率的问题转化成hash表 VS 红黑树,还是unorder_map内存要高一点.

但是unorder_map采用哈希表搜索，搜寻效率高，利用键值与哈希函数(hash function)计算出哈希值而快速的查找到对应的元素，时间复杂度为常数级别O(1)

在关键字类型的元素没有明显的序的情况下，或者在某些应用中，维护元素有序的代价非常高昂，采用无序容器代替map来说效果会好。

结语

这就是我对

map

multimap

unordered_map

unordered_multimap

set

multiset

unordered_set

unordered_multiset

作者：良知犹存，白天努力工作，晚上原创公号号主。公众号内容除了技术还有些人生感悟，一个认真输出内容的职场老司机，也是一个技术之外丰富生活的人，摄影、音乐 and 篮球。关注我，与我一起同行。

‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧  END  ‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧

推荐阅读

【1】在球场上我向人民币玩家低了头

【2】Linux开发coredump文件分析实战分享

【3】CPU中的程序是怎么运行起来的 必读

【4】cartographer环境建立以及建图测试

【5】设计模式之简单工厂模式、工厂模式、抽象工厂模式的对比

本公众号全部原创干货已整理成一个目录，回复[ 资源 ]即可获得。