C++STL源码剖析（侯捷）（六） hashtable、无序容器

哈希表

避免碰撞 — 构造哈希函数、再散列函数法、哈希表加链表

1.虽然很好的处理了碰撞的问题，但是当单链表很长时，遍历链表的速度会很慢。
2.当链表太长时（经验法则：当元素个数比 bucket <vector> 数还要多时），想办法将其打散 — 将 bucket 扩充大约两倍。选择53的倍数附近的素数 53 -> 97 -> 193........。（G2.9适用，其他的不一定。）
3. 哈希表的成长过程：bucket 会增加、 所有的元素所在的 bucket 会重新计算一遍，会花费一定的时间。

4.预先存好要用的素数，需要时直接扩充。{53,97，。。。}

• HashFcn是用来计算元素放的位置，即HashCode。
• ExtractKey用来取出（pair中的）key值的函数。
• EqualKey比较key值相等的函数。

1.hash，equals，get_key是根据传递进来的类型创建出来的三个函数对象。

2.cur指向表中的某一元素，而不是指向buckets。

3.走到一个链表尽头后，要回到哈希表本身，因此需要ht指向buckets，进入下一个篮子。

哈希表本身的大小为20个字节：3个函数对象、1个 Vector、1个 unsigned int。

//Application
hashtable<const char*,
          const char*,
          hash<const char*>,
          identity<const char*>,
          eqstr,
          alloc>
ht(50,hash<const char*>(),eqstr());
 
ht.insert_unique("kiwi");
ht.insert_unique("plum");
ht.insert_unique("apple");
 
struct eqstr{
    bool operator()(const char* s1,
                    const char* s2,) const
    {return strcmp(s1,s2) == 0;}
};

这里为什么不直接传入strcmp函数，而要包装成一个eqstr呢？因为此处哈希表中EqualKey要求的是ture or false，而strcmp函数传回的参数是-1,0,1，所以必须加一层外套。

 哈希函数，哈希码

泛化 ：hash{}

特化：传入的是具体类型，hash函数不一样。

modulus运算（余数运算）

find 和 operator 是哈希表中的一些成员函数，其中要计算元素会落在哪个篮子里。按其调用的路径，最后都会归结到 hash(key)%n 。

 篮子数一定比元素数多。

hash_set/hash_multiset

一、概念

1.  hash_set是以hashtable为底层机制实现的。故对hash_set的各种操作可以转调用hashtable来实现。
2.  hash_set与set的不同：1）hash_set的底层机制是hashtable，而set的底层机制是RB-tree；2）set的元素能够自动排序，而hash_set的元素没有排序功能。hash_set中键值就是实值，实值就是键值。
3.  hash_multiset的与hash_set有很大的相同性，其唯一差别就是hash_multiset中的元素可以重复。hash_set中的插入函数使用的是hashtable中的insert_unique()，而hash_multiset中的插入函数使用的是hashtable中的insert_equal()。

二、实现

// hash_set类定义
template <class Value, class HashFcn = hash<Value>,
          class EqualKey = equal_to<Value>,
          class Alloc = alloc>
class hash_set
{
private:
  typedef hashtable<Value, Value, HashFcn, identity<Value>, 
                    EqualKey, Alloc> ht;
  ht rep;        //底层机制 hashtable
 
public:
  typedef typename ht::key_type key_type;//迭代器声明，用hashtable的
  typedef typename ht::value_type value_type;
  typedef typename ht::hasher hasher;
  typedef typename ht::key_equal key_equal;

  typedef typename ht::size_type size_type;
  typedef typename ht::difference_type difference_type;
  ...
  hasher hash_funct() const {return rep.hash_funct();}
  key_equal key_eq() const {return rep.key_eq();}

public:
  hash_set() : rep(100, hasher(), key_equal()) {}    //缺省使用100个篮子，
                                                     //最后将被调整成对应的质数193
 
  hash_set(size_type n, const hasher& hf) : rep(n, hf, key_equal()) {}    //构造函数
  hash_set(size_type n, const hasher& hf, const key_equal& eql)           //构造函数
    : rep(n, hf, eql) {}
 
//方法，通过hash table实现
  size_type size() const { return rep.size(); }
  size_type max_size() const { return rep.max_size(); }
  bool empty() const { return rep.empty(); }
  void swap(hash_set& hs) { rep.swap(hs.rep); }
  friend bool operator== __STL_NULL_TMPL_ARGS (const hash_set&,
                                               const hash_set&);
 
  iterator begin() const { return rep.begin(); }
  iterator end() const { return rep.end(); }
 

hash_map/hash_multimap

一、概念

SGI在STL标准外提供了hash_map，以hashtable作为底层机制。运用map为的是能够根据键值快速搜索元素，这一点RB-tree或是hashtable都能够实现。但RB-tree有自动排序能力而hashtable没有，其结果就是set元素会自动排序而hash_set不会。map和hash_map一样，拥有键和值，它们的使用方法也一样。
需要很简单：
1、hash函数（库有则使用库，没有则自己提供仿函数）。
2、key大小比较函数（库有，则使用库提供的模板实例化类，否则自己编写仿函数）
3、使用很简单，插入的时候，注意 insert 和 [ ] 方法的不同。

二.测试hash_map

int main(void){
    hash_map<const char * , int , __gnu_cxx::hash<const char*> , eqstr> Mymap;
    Mymap["January"] = 31;//设置map特有的操作符重载，下面重点讲解，将hashmap键和值可以用来计算键的次数
    Mymap["February"] = 28;
    Mymap["March"] = 31;
    Mymap["April"] = 30;
    Mymap["May"] = 31;
    Mymap["June"] = 30;
    Mymap["July"] = 31;
    Mymap["August"] = 31;
    Mymap["September"] = 30;
    Mymap["October"] = 31;
    Mymap["November"] = 30;
    Mymap.insert( pair<const char * , int>("December" , 31) );//产生临时对象，并pair起来
 
    //测试输出对应的键和值
    cout << "December " << Mymap["December"] << endl;
    cout << "June " << Mymap["June"] << endl;
    cout << "April " << Mymap["April"] << endl;
    cout << "March " << Mymap["March"] << endl;
 
    cout << endl << "测试遍历操作" << endl;
    for(hash_map<const char * , int , __gnu_cxx::hash<const char*> , eqstr>::const_iterator ite = Mymap.begin() ; ite!= Mymap.end() ; ite++)
        cout << (*ite).first << "  " << ite->second << endl;//记住这两种操作符重载类型
    cout << endl;
}

这是最重要的地方，通过key获取对应的value。如果key存在，则返回value的引用，如果key不存在，则插入并且将value初始化为默认值并返回其引用，对应int，就相当于int()那么就是0。

  T& operator[](const key_type& key) {
    return rep.find_or_insert(value_type(key, T())).second;
  }//这个是最重要的方法，区别与set的，很重要，直接调用了find_or_insert

不定序容器初始化时，必须指定 hash_function()。