unordered_set笔记

http://www.cplusplus.com/reference/unordered_set/unordered_set/

unordered_set
模板原型:

[cpp]
template < class Key,  
    class Hash = hash<Key>,  
    class Pred = equal_to<Key>,  
    class Alloc = allocator<Key>  
    > class unordered_set;  

当比较unordered_set中某两个元素时, 先调用hash<Key>, 如果hash<Key> 不相等, 说明两个元素不同, 如果hash<Key> 值相等, 则调用equal_to<Key>, 判断两个元素是否完全相等. (Hash函数和Compare函数都可以自定义)

C++ 11中对unordered_set描述大体如下：无序集合容器（unordered_set）是一个存储唯一(unique，即无重复）的关联容器（Associative container），容器中的元素无特别的秩序关系，该容器允许基于值的快速元素检索，同时也支持正向迭代。
在一个unordered_set内部，元素不会按任何顺序排序，而是通过元素值的hash值将元素分组放置到各个槽(Bucker，也可以译为“桶”），这样就能通过元素值快速访问各个对应的元素（均摊耗时为O（1））。
原型中的Key代表要存储的类型，而hash也就是你的hash函数，equal_to用来判断两个元素是否相等，allocator是内存的分配策略。一般情况下，我们只关心hash和equal_to参数，下面将介绍这两部分。

hash<Key>
hash<Key>通过相应的hash函数，将传入的参数转换为一个size_t类型值，然后用该值对当前hashtable的bucket取模算得其对应的hash值。而C++标准库，为我们提供了基本数据类型的hash函数：

[cpp] 
 /// Primary class template hash.  
  template<typename _Tp>  
    struct hash;  

  /// Partial specializations for pointer types.  
  template<typename _Tp>  
    struct hash<_Tp*> : public __hash_base<size_t, _Tp*>  
    {  
      size_t  
      operator()(_Tp* __p) const noexcept  
      { return reinterpret_cast<size_t>(__p); }  
    };  

  // Explicit specializations for integer types.  
#define _Cxx_hashtable_define_trivial_hash(_Tp)     \  
  template<>                      \  
    struct hash<_Tp> : public __hash_base<size_t, _Tp>  \  
    {                                                   \  
      size_t                                            \  
      operator()(_Tp __val) const noexcept              \  
      { return static_cast<size_t>(__val); }            \  
    };  

  /// Explicit specialization for bool.  
  _Cxx_hashtable_define_trivial_hash(bool)  

  /// Explicit specialization for char.  
  _Cxx_hashtable_define_trivial_hash(char)  

  /// Explicit specialization for signed char.  
  _Cxx_hashtable_define_trivial_hash(signed char)  

  /// Explicit specialization for unsigned char.  
  _Cxx_hashtable_define_trivial_hash(unsigned char)  

  /// Explicit specialization for wchar_t.  
  _Cxx_hashtable_define_trivial_hash(wchar_t)  

  /// Explicit specialization for char16_t.  
  _Cxx_hashtable_define_trivial_hash(char16_t)  

  /// Explicit specialization for char32_t.  
  _Cxx_hashtable_define_trivial_hash(char32_t)  

  /// Explicit specialization for short.  
  _Cxx_hashtable_define_trivial_hash(short)  

  /// Explicit specialization for int.  
  _Cxx_hashtable_define_trivial_hash(int)  

  /// Explicit specialization for long.  
  _Cxx_hashtable_define_trivial_hash(long)  

  /// Explicit specialization for long long.  
  _Cxx_hashtable_define_trivial_hash(long long)  

  /// Explicit specialization for unsigned short.  
  _Cxx_hashtable_define_trivial_hash(unsigned short)  

  /// Explicit specialization for unsigned int.  
  _Cxx_hashtable_define_trivial_hash(unsigned int)  

  /// Explicit specialization for unsigned long.  
  _Cxx_hashtable_define_trivial_hash(unsigned long)  

  /// Explicit specialization for unsigned long long.  
  _Cxx_hashtable_define_trivial_hash(unsigned long long)  

对于指针类型，标准库只是单一将地址转换为一个size_t值作为hash值，这里特别需要注意的是char *类型的指针，其标准库提供的hash函数只是将指针所指地址转换为一个sieze_t值，如果，你需要用char *所指的内容做hash，那么，你需要自己写hash函数或者调用系统提供的hash<string>。
标准库为string类型对象提供了一个hash函数，即：Murmur hash，。对于float、double、long double标准库也有相应的hash函数，这里，不做过多的解释，相应的可以参看functional_hash.h头文件。
上述只是介绍了基本数据类型，而在实际应用中，有时，我们需要使用自己写的hash函数，那怎么自定义hash函数？参考标准库基本数据类型的hash函数，我们会发现这些hash函数有个共同的特点：通过定义函数对象，实现相应的hash函数，这也就意味我们可以通过自定义相应的函数对象，来实现自定义hash函数。比如：已知平面上有N，每个点的x轴、y轴范围为[0，100]，现在需要统计有多少个不同点？hash函数设计为：将每个点的x、y值看成是101进制，如下所示:

[cpp]
#include<bits\stdc++.h>  
using namespace std;  
struct myHash   
{  
    size_t operator()(pair<int, int> __val) const  
    {  
        return static_cast<size_t>(__val.first * 101 + __val.second);  
    }  
};  
int main()  
{  
    unordered_set<pair<int, int>, myHash> S;  
    int x, y;  
    while (cin >> x >> y)  
        S.insert(make_pair(x, y));  
    for (auto it = S.begin(); it != S.end(); ++it)  
        cout << it->first << " " << it->second << endl;  
    return 0;  
}  

equal_to<key>
该参数用于实现比较两个关键字是否相等，至于为什么需要这个参数？这里做点解释，前面我们说过，当不同关键字，通过hash函数，可能会得到相同的关键字值，每当我们在unordered_set里面做数据插入、删除时，由于unordered_set关键字唯一性，所以我们得确保唯一性。标准库定义了基本类型的比较函数，而对于自定义的数据类型，我们需要自定义比较函数。这里有两种方法:重载==操作符和使用函数对象，下面是STL中实现equal_to<Key>的源代码：

[cpp] 
template<typename _Arg, typename _Result>  
    struct unary_function  
    {  
      /// @c argument_type is the type of the argument  
      typedef _Arg  argument_type;     

      /// @c result_type is the return type  
      typedef _Result   result_type;    
    };  
template<typename _Tp>  
    struct equal_to : public binary_function<_Tp, _Tp, bool>  
    {  
      bool  
      operator()(const _Tp& __x, const _Tp& __y) const  
      { return __x == __y; }  
    };  

扩容与缩容
在vector中，每当我们插入一个新元素时，如果当前的容量（capacity)已不足，需要向系统申请一个更大的空间，然后将原始数据拷贝到新空间中。这种现象在unordered_set中也存在，比如当前的表长为100，而真实存在表中的数据已经大于1000个元素，此时，每个bucker均摊有10个元素，这样就会影响到unordered_set的存取效率，而标准库通过采用某种策略来对当前空间进行扩容，以此来提高存取效率。当然，这里也存在缩容，原理和扩容类似，不过，需要注意的是，每当unordered_set内部进行一次扩容或者缩容，都需要对表中的数据重新计算，也就是说，扩容或者缩容的时间复杂度至少为。
code：

[cpp]
// unordered_set::find  
#include <iostream>  
#include <string>  
#include <unordered_set>  

int main ()  
{  
  std::unordered_set<std::string> myset = { "red","green","blue" };  

  std::string input;  
  std::cout << "color? ";  
  getline (std::cin,input);  

  std::unordered_set<std::string>::const_iterator got = myset.find (input);  

  if ( got == myset.end() )  
    std::cout << "not found in myset";  
  else  
    std::cout << *got << " is in myset";  

  std::cout << std::endl;  

  return 0;  
}