В чем разница между контейнерами map и unordered_map в C++?

std::map — это ассоциативный контейнер, хранящий элементы как пары ключ-значение, отсортированные по ключам. Основан на сбалансированном бинарном дереве поиска (обычно красно-черном дереве).

std::unordered_map — также ассоциативный контейнер, хранящий пары ключ-значение, но без определенного порядка. Основан на хеш-таблице.

Основные отличия:

• Порядок элементов:
  • std::map: Элементы отсортированы по ключам.
  • std::unordered_map: Элементы не отсортированы, порядок зависит от хеш-функции и состояния хеш-таблицы.
• Производительность:
  • std::map:
    • Поиск, вставка и удаление: в среднем O(log N), где N — количество элементов.
    • Время доступа не зависит от содержимого.
  • std::unordered_map:
    • Поиск, вставка и удаление: в среднем O(1).
    • В худшем случае (при коллизиях) O(N). Время доступа зависит от качества хеш-функции и коэффициента заполнения.
• Использование памяти:
  • std::map: Требует немного больше памяти для хранения узлов дерева.
  • std::unordered_map: Может требовать больше памяти при низком коэффициенте заполнения (для уменьшения коллизий). Зависит от реализации.
• Требования к ключу:
  • std::map: Ключи должны поддерживать операцию сравнения (operator<).
  • std::unordered_map: Ключи должны поддерживать:
    • Равенство (operator==).
    • Хеширование (специализация std::hash или предоставление хеш-функции).
• Итераторы:
  • std::map: Двунаправленные итераторы, обходят элементы в отсортированном порядке.
  • std::unordered_map: Итераторы вперед, обходят элементы в произвольном порядке (зависящем от структуры хеш-таблицы).

Пример использования:

cpp

Выбор между std::map и std::unordered_map зависит от требуемого функционала: если важен отсортированный порядок элементов или ключи нельзя хешировать/сравнивать на равенство эффективно, используется std::map. Если важна максимальная производительность для поиска/вставки/удаления, и порядок элементов не имеет значения, предпочтительнее std::unordered_map (при условии хорошей хеш-функции).