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cpphashmap.md 10.13 KB
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nuaazs 提交于 4年前 . first

1,map简介

map 是STL的一个关联容器,它提供一对一的hash

第一个可以称为关键字(key),每个关键字只能在map中出现一次;第二个可能称为该关键字的值(value);

map以模板(泛型)方式实现,可以存储任意类型的数据,包括使用者自定义的数据类型。Map主要用于资料一对一映射(one-to-one)的情況,map內部的实现自建一颗红黑树,这颗树具有对数据自动排序的功能。在map内部所有的数据都是有序的,后边我们会见识到有序的好处。比如一个班级中,每个学生的学号跟他的姓名就存在著一对一映射的关系。

2,map的功能

自动建立key- value的对应。key 和 value可以是任意你需要的类型。

3,使用map

使用map得包含map类所在的头文件

#include <map>  //注意,STL头文件没有扩展名.h

map对象是模板类,需要关键字和存储对象两个模板参数:

std:map<int, string> personnel;

这样就定义了一个用int作为索引,并拥有相关联的指向string的指针.

为了使用方便,可以对模板类进行一下类型定义,

typedef map<int,CString> UDT_MAP_INT_CSTRING;
UDT_MAP_INT_CSTRING enumMap;

4,map的构造函数

map共提供了6个构造函数,这块涉及到内存分配器这些东西,略过不表,在下面我们将接触到一些map的构造方法,这里要说下的就是,我们通常用如下方法构造一个map:

map<int, string> mapStudent;

5,插入元素

// 定义一个map对象
map<int, string> mapStudent;

// 第一种 用insert函數插入pair
mapStudent.insert(pair<int, string>(000, "student_zero"));

// 第二种 用insert函数插入value_type数据
mapStudent.insert(map<int, string>::value_type(001, "student_one"));

// 第三种 用"array"方式插入
mapStudent[123] = "student_first";
mapStudent[456] = "student_second";

以上三种用法,虽然都可以实现数据的插入,但是它们是有区别的,当然了第一种和第二种在效果上是完成一样的,用insert函数插入数据,在数据的 插入上涉及到集合的唯一性这个概念,即当map中有这个关键字时,insert操作是不能在插入数据的,但是用数组方式就不同了,它可以覆盖以前该关键字对应的值,用程序说明如下:

mapStudent.insert(map<int, string>::value_type (001, "student_one"));

mapStudent.insert(map<int, string>::value_type (001, "student_two"));

上面这两条语句执行后,map中001这个关键字对应的值是“student_one”,第二条语句并没有生效,那么这就涉及到我们怎么知道insert语句是否插入成功的问题了,可以用pair来获得是否插入成功,程序如下

// 构造定义,返回一个pair对象
pair<iterator,bool> insert (const value_type& val);

pair<map<int, string>::iterator, bool> Insert_Pair;

Insert_Pair = mapStudent.insert(map<int, string>::value_type (001, "student_one"));

if(!Insert_Pair.second)
    cout << ""Error insert new element" << endl;

我们通过pair的第二个变量来知道是否插入成功,它的第一个变量返回的是一个map的迭代器,如果插入成功的话Insert_Pair.second应该是true的,否则为false

6, 查找元素

当所查找的关键key出现时,它返回数据所在对象的位置,如果沒有,返回iterend函数的值相同。

// find 返回迭代器指向当前查找元素的位置否则返回map::end()位置
iter = mapStudent.find("123");

if(iter != mapStudent.end())
    cout<<"Find, the value is"<<iter->second<<endl;
else
    cout<<"Do not Find"<<endl;

7, 刪除与清空元素

//迭代器刪除
iter = mapStudent.find("123");
mapStudent.erase(iter);

//用关键字刪除
int n = mapStudent.erase("123"); //如果刪除了會返回1,否則返回0

//用迭代器范围刪除 : 把整个map清空
mapStudent.erase(mapStudent.begin(), mapStudent.end());
//等同于mapStudent.clear()

8,map的大小

在往map里面插入了数据,我们怎么知道当前已经插入了多少数据呢,可以用size函数,用法如下:

int nSize = mapStudent.size();

9,map的基本操作函数:

C++ maps是一种关联式容器,包含“关键字/值”对

     begin()         返回指向map头部的迭代器

     clear()        删除所有元素

     count()         返回指定元素出现的次数

     empty()         如果map为空则返回true

     end()           返回指向map末尾的迭代器

     equal_range()   返回特殊条目的迭代器对

     erase()         删除一个元素

     find()          查找一个元素

     get_allocator() 返回map的配置器

     insert()        插入元素

     key_comp()      返回比较元素key的函数

     lower_bound()   返回键值>=给定元素的第一个位置

     max_size()      返回可以容纳的最大元素个数

     rbegin()        返回一个指向map尾部的逆向迭代器

     rend()          返回一个指向map头部的逆向迭代器

     size()          返回map中元素的个数

     swap()           交换两个map

     upper_bound()    返回键值>给定元素的第一个位置

     value_comp()     返回比较元素value的函数

hash_map原理简介

这是一节让你深入理解hash_map的介绍,如果你只是想囫囵吞枣,不想理解其原理,你倒是可以略过这一节,但我还是建议你看看,多了解一些没有坏处。

hash_map基于hash table(哈希表)。 哈希表最大的优点,就是把数据的存储和查找消耗的时间大大降低,几乎可以看成是常数时间;而代价仅仅是消耗比较多的内存。然而在当前可利用内存越来越多的情况下,用空间换时间的做法是值得的。另外,编码比较容易也是它的特点之一。

其基本原理是:使用一个下标范围比较大的数组来存储元素。可以设计一个函数(哈希函数,也叫做散列函数),使得每个元素的关键字都与一个函数值(即数组下标,hash值)相对应,于是用这个数组单元来存储这个元素;也可以简单的理解为,按照关键字为每一个元素“分类”,然后将这个元素存储在相应“类”所对应的地方,称为

但是,不能够保证每个元素的关键字与函数值是一一对应的,因此极有可能出现对于不同的元素,却计算出了相同的函数值,这样就产生了“冲突”,换句话说,就是把不同的元素分在了相同的“类”之中。 总的来说,“直接定址”与“解决冲突”是哈希表的两大特点。

hash_map,首先分配一大片内存,形成许多。是利用hash函数,对key进行映射到不同区域(桶)进行保存。

	其插入过程是:
得到key
通过hash函数得到hash值
得到桶号(一般都为hash值对桶数求模)
存放key和value在桶内。


	其取值过程是:
得到key
通过hash函数得到hash值
得到桶号(一般都为hash值对桶数求模)
比较桶的内部元素是否与key相等,若都不相等,则没有找到。
取出相等的记录的value。

hash_map中直接地址用hash函数生成,解决冲突,用比较函数解决。这里可以看出,如果每个桶内部只有一个元素,那么查找的时候只有一次比较。当许多桶内没有值时,许多查询就会更快了(指查不到的时候).

由此可见,要实现哈希表, 和用户相关的是:hash函数比较函数。这两个参数刚好是我们在使用hash_map时需要指定的参数。

例子

#include <hash_map>
#include <string>
using namespace std;
int main(){
    hash_map<int, string> mymap;
    mymap[9527]="唐伯虎点秋香";
    mymap[1000000]="百万富翁的生活";
    mymap[10000]="白领的工资底线";
    ...
        if(mymap.find(10000) != mymap.end()){
            ...
        }

你没有指定hash函数和比较函数的时候,你会有一个缺省的函数,看看hash_map的声明,你会更加明白。下面是SGI STL的声明:

template <class _Key, class _Tp, class _HashFcn = hash<_Key>,
class _EqualKey = equal_to<_Key>,
class _Alloc = __STL_DEFAULT_ALLOCATOR(_Tp) >
class hash_map
{
    ...
}

也就是说,在上例中,有以下等同关系:

hash_map<int, string> mymap;
//等同于:
hash_map<int, string, hash<int>, equal_to<int> > mymap;

hash_map 的hash函数

hash< int>到底是什么样子?看看源码:

struct hash<int> {
    size_t operator()(int __x) const { return __x; }
};

原来是个函数对象。在SGI STL中,提供了以下hash函数:

    struct hash<char*>
    struct hash<const char*>
    struct hash<char> 
    struct hash<unsigned char> 
    struct hash<signed char>
    struct hash<short>
    struct hash<unsigned short> 
    struct hash<int> 
    struct hash<unsigned int>
    struct hash<long> 
    struct hash<unsigned long>

也就是说,如果你的key使用的是以上类型中的一种,你都可以使用缺省的hash函数。当然你自己也可以定义自己的hash函数。对于自定义变量,你只能如此,例如对于string,就必须自定义hash函数。例如:

struct str_hash{
    size_t operator()(const string& str) const
    {
        unsigned long __h = 0;
        for (size_t i = 0 ; i < str.size() ; i ++)
            __h = 5*__h + str[i];
        return size_t(__h);
    }
};

//如果你希望利用系统定义的字符串hash函数,你可以这样写:
struct str_hash{
    size_t operator()(const string& str) const
    {
        return __stl_hash_string(str.c_str());
    }
};

在声明自己的哈希函数时要注意以下几点:

1、使用struct,然后重载operator(). 2、返回是size_t 3、参数是你要hash的key的类型。 4、函数是const类型的。

现在可以对开头的string 进行哈希化了 . 直接替换成下面的声明即可:

map<string, string> namemap; 
//改为:
hash_map<string, string, str_hash> namemap;
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