学点 STL C++ 无序容器和元组

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无序容器

我们已经熟知了传统 C++ 中的有序容器 std::map/std::set，这些元素内部通过红黑树进行实现，插入和搜索的平均复杂度均为 O(log(size))。在插入元素时候，会根据 < 操作符比较元素大小并判断元素是否相同，并选择合适的位置插入到容器中。当对这个容器中的元素进行遍历时，输出结果会按照 < 操作符的顺序来逐个遍历。

而无序容器中的元素是不进行排序的，内部通过 Hash 表实现，插入和搜索元素的平均复杂度为 O(constant)，在不关心容器内部元素顺序时，能够获得显著的性能提升。

C++11 引入了的两组无序容器分别是：std::unordered_map/std::unordered_multimap 和 std::unordered_set/std::unordered_multiset。

它们的用法和原有的 std::map/std::multimap/std::set/set::multiset 基本类似，由于这些容器我们已经很熟悉了，便不一一举例，我们直接来比较一下std::map和std::unordered_map：

#include <iostream>
#include <string>
#include <unordered_map>
#include <map>int main() {// 两组结构按同样的顺序初始化std::unordered_map<int, std::string> u = {{1, "1"},{3, "3"},{2, "2"}};std::map<int, std::string> v = {{1, "1"},{3, "3"},{2, "2"}};// 分别对两组结构进行遍历std::cout << "std::unordered_map" << std::endl;for( const auto & n : u)std::cout << "Key:[" << n.first << "] Value:[" << n.second << "]\n";std::cout << std::endl;std::cout << "std::map" << std::endl;for( const auto & n : v)std::cout << "Key:[" << n.first << "] Value:[" << n.second << "]\n";
}

最终的输出结果为：

std::unordered_map
Key:[2] Value:[2]
Key:[3] Value:[3]
Key:[1] Value:[1]std::map
Key:[1] Value:[1]
Key:[2] Value:[2]
Key:[3] Value:[3]

元组

了解过 Python 的程序员应该知道元组的概念，纵观传统 C++ 中的容器，除了 std::pair 外，似乎没有现成的结构能够用来存放不同类型的数据（通常我们会自己定义结构）。但 std::pair 的缺陷是显而易见的，只能保存两个元素。

元组基本操作

关于元组的使用有三个核心的函数：

std::make_tuple: 构造元组
std::get: 获得元组某个位置的值
std::tie: 元组拆包

#include <tuple>
#include <iostream>auto get_student(int id)
{// 返回类型被推断为 std::tuple<double, char, std::string>if (id == 0)return std::make_tuple(3.8, 'A', "张三");if (id == 1)return std::make_tuple(2.9, 'C', "李四");if (id == 2)return std::make_tuple(1.7, 'D', "王五");return std::make_tuple(0.0, 'D', "null");// 如果只写 0 会出现推断错误, 编译失败
}int main()
{auto student = get_student(0);std::cout << "ID: 0, "<< "GPA: " << std::get<0>(student) << ", "<< "成绩: " << std::get<1>(student) << ", "<< "姓名: " << std::get<2>(student) << '\n';double gpa;char grade;std::string name;// 元组进行拆包std::tie(gpa, grade, name) = get_student(1);std::cout << "ID: 1, "<< "GPA: " << gpa << ", "<< "成绩: " << grade << ", "<< "姓名: " << name << '\n';
}

std::get 除了使用常量获取元组对象外，C++14 增加了使用类型来获取元组中的对象：

std::tuple<std::string, double, double, int> t("123", 4.5, 6.7, 8);
std::cout << std::get<std::string>(t) << std::endl;
std::cout << std::get<double>(t) << std::endl; // 非法, 引发编译期错误
std::cout << std::get<3>(t) << std::endl;

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