如何使用带有“外部”键的 std::unordered_map

Question

我的目标是编写一个像 unordered_map 一样工作的类，但保持元素的插入顺序，同时仍然允许通过键进行 O(1) 查找。

我的做法如下：

// like unordered_map but keeps the order of the elements for iteration
// implemented as a vector with a unordered_map for constant time lookups
// consider if element removal is needed, since it is O(N) because of the use of a vector of elements
template <typename KEY, typename VAL>
struct ordered_map {
    struct KeyValue {
        KEY key;
        VAL value;
    };

    std::vector<KeyValue> elements; // KeyValue pairs in order of insertion to allow iteration
    std::unordered_map<KEY, int> indexmap; // key -> index map to allow O(1) lookup, is there a way to avoid the redundant key?
    
    //...
}

但是我有一个问题，在我的方法中，我想使用“外部”存储的键来查找索引映射（在基于映射中索引值的元素向量中）。

std::sort 例如允许传入一个比较器， 但 unordered_sap 似乎没有类似的东西。

我真的无法在网上找到有关如何完成此操作的任何信息，但我可能使用错误的术语进行搜索。

stl完全支持这种方法吗？

或者我需要两次存储密钥， 我想避免这种情况，因为键可以是堆对象，例如 std::strings。

编辑：unordered_map 代替 unordered_set 不起作用

Answer 1

我的目标是编写一个像 unordered_map 一样工作的类，但保持元素的插入顺序，同时仍然允许 O(1) 按键查找

...并且不复制密钥，以防它很大和/或昂贵。

所以，你想要两件事：

1. 具有与std::unordered_map 相同语义的恒定时间关联查找（没有重复的键，否则您会/应该要求std::unordered_multimap）
2. 顺序索引跟踪插入顺序

您已选择使用顺序容器实现关联查找，并使用关联容器实现顺序索引。我不知道为什么，但让我们尝试更自然的选择：

1. 关联查找应该只是std::unordered_map<Key, SomeValueType>
2. 顺序索引可以是std::vector<SomeValueType*>

剩余的空白是SomeValueType：它可能只是VAL，但是每当我们删除某些东西时，我们都需要做额外的工作来修复顺序索引。我们可以改为std::pair<VAL, size_t>，这样它就可以存储我们需要在擦除时删除的迭代器的索引i。不利的一面是，除了将所有 i+1..N 向量元素向下移动一个之外，我们还需要更新每个地图元素的索引值。

如果您想保留恒定时间擦除，您可能需要顺序索引为std::list<SomeValueType*>，并在您的地图元素中保留std::list::iterator。链表上的实际线性迭代会比向量慢，但在擦除元素时会得到相同的复杂度。

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注意。顺序索引确实需要存储指针而不是迭代器——我最初忘记了无序映射的失效行为。但是，如果您想访问密钥，它们显然可以是 std::unordered_map<key, SomeValueType>::value_type 指针……我只是写出了较短的替代方案。