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c++中如何使用std::unordered_set实现快速查找_c++集合用法【实例】

冰火之心

冰火之心

发布时间:2026-01-17 16:15:15

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来源于php中文网

原创

std::unordered_set查找快因底层哈希表,平均O(1);自定义类型须特化std::hash并重载==;insert返回pair,find返回iterator;需用reserve/rehash预分配桶避免rehash卡顿。

c++中如何使用std::unordered_set实现快速查找_c++集合用法【实例】

std::unordered_set 查找为什么

因为底层是哈希表,平均时间复杂度 O(1);不像 std::set 那样用红黑树、要 O(log n)。但注意:最坏情况(大量哈希冲突)会退化到 O(n),所以别随便用自定义类型又不写好 std::hash 特化。

插入和查找的基本写法

直接用 insert()find(),返回值类型不同,容易混淆:

  • insert() 返回 std::pairsecond 是是否新插入
  • find() 返回 iterator,查不到时等于 end()
  • 不能用 operator[] —— unordered_set 没下标访问
std::unordered_set s;
s.insert(42);           // OK
s.insert(42);           // 无效果,返回 {已有迭代器, false}
auto it = s.find(42);   // it != s.end() 表示找到了
if (it != s.end()) {
    std::cout << *it << "\n";  // 输出 42
}

自定义类型必须提供 hash 和 equal_to

否则编译报错,典型错误信息:error: call to implicitly-deleted default constructor of 'std::hash'。两个条件缺一不可:

  • 特化 std::hash,重载 operator() 返回 size_t
  • 提供等价判断(默认用 operator==,也可传入第 3 个模板参数 EqualKey
struct Point {
    int x, y;
    bool operator==(const Point& other) const {
        return x == other.x && y == other.y;
    }
};

namespace std {
template<>
struct hash {
    size_t operator()(const Point& p) const {
        return hash{}(p.x) ^ (hash{}(p.y) << 1);
    }
};
}

std::unordered_set pts;
pts.insert({1, 2});

性能陷阱:rehash 和 bucket_count

插入导致负载因子超限会触发 rehash,所有元素重新散列,瞬间卡顿。可提前预留空间避免:

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  • reserve(n) 预分配至少能存 n 个元素的桶数(不是直接设 bucket_count
  • max_load_factor() 默认是 1.0,设太小会频繁 rehash,太大则冲突增多
  • 调用 rehash() 手动扩桶时,传入的是桶数量(bucket_count),不是元素数

如果事先知道大概有 1000 个元素,建议:s.reserve(1024)s.rehash(1024),而不是 s.reserve(1000) —— 因为内部桶数通常是 2 的幂。

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