unordered_map应用以及实现原理介绍

unordered_map是C++标准库中的一个容器，它对于存储键值对类型的数据非常有用。unordered_map同样也是哈希表的一种实现。在使用unordered_map时，需要包含头文件<unordered_map>。

一、unordered_map应用介绍

unordered_map是C++标准库中的一个容器，它提供了将键映射到值的功能，使我们可以快速的查找和访问键值对。unordered_map可以存储任意类型的数据，键和值可以是不同的类型。在C++11以前，我们一般使用map或者hash_map来完成同样的工作，但是从C++11开始，由于unordered_map的效率提高，它已经成为了首选的容器类型。

二、unordered_map实现原理介绍

unordered_map是由哈希表实现的，具体实现方式是散列函数。哈希表是将数据存在一个数组中，将这个数组称为哈希表，在这些数组元素中存放的就是键值对。在使用unordered_map时，想要从中查找某个key值对应的value值，我们需要在数组中找到这个元素，而不是遍历整个库，这样就可以大大提高查找元素的效率。

散列函数是unordered_map实现的关键，它决定了元素在哈希表中的存储位置。散列函数接受键值对作为参数，返回一个索引值。在unordered_map的内部结构中，哈希表是由桶(bucket)组成的，桶中存放的是键值对，多个键值对可以存放在同一个桶中。当我们插入一个键值对时，我们需要先计算其散列值，然后根据散列值找到对应的桶。在C++语言标准化之前，一些语言使用的哈希表，如__gnu_cxx::hash_map，使用的是开链法，但是 unordered_map使用的是平衡二叉树和红黑树，这种方式避免了链表退化的情况。

三、unordered_map应用举例

我们来看一下unordered_map如何应用在实际中。假设我们有一个学校的所有学生的信息，包括学生的姓名和学号。我们要实现一个程序，可以根据学生的姓名来查找学生的学号。

#include <iostream>
#include <unordered_map>

using namespace std;

int main()
{
    unordered_map<string, int> students;

    // 插入学生信息
    students["Jack"] = 1001;
    students["Lucy"] = 1002;
    students["Tom"] = 1003;
    students["Lily"] = 1004;

    // 查找学生信息
    string name;
    cout << "请输入要查找的学生姓名：" ;
    cin >> name;
    if (students.find(name) != students.end())
    {
        cout << "学生 " << name << " 的学号为：" << students[name] << endl;
    }
    else
    {
        cout << "未找到该学生信息" << endl;
    }

    return 0;
}

以上代码中，我们首先定义了一个unordered_map容器，其中键是string类型，值是int类型。然后我们向这个容器中插入四个元素，分别是四个学生的信息。接着，我们从用户输入要查找的学生姓名，然后利用find函数查找这个学生的学号，如果存在，则输出对应的学号，否则输出未找到该学生信息的提示语。

四、小结

unordered_map是C++标准库中的一个容器，它提供了将键映射到值的功能，使我们可以快速的查找和访问键值对。unordered_map是基于哈希表实现的，它的效率非常高。在使用unordered_map时，需要注意键值对的类型匹配，同时需要开足桶的数量，以免导致桶的链过长，影响效率。