map以及hash_map的常用操作简介(zz)

本文详细介绍了STL中的map和hash_map容器。主要内容包括map的基本操作如插入、查找和删除元素,以及hash_map的使用方法。同时对比了两者在查找速度、内存使用上的差异。

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转载自:  http://www.cnblogs.com/TianFang/archive/2006/12/30/607859.aspx

1。目录

  1. map简介
  2. map的功能
  3. 使用map
  4. 在map中插入元素
  5. 查找并获取map中的元素
  6. 从map中删除元素

2。map简介

map是一类关联式容器。它的特点是增加和删除节点对迭代器的影响很小,除了那个操作节点,对其他的节点都没有什么影响。对于迭代器来说,可以修改实值,而不能修改key。

3。map的功能

  1. 自动建立Key - value的对应。key 和 value可以是任意你需要的类型。
  2. 根据key值快速查找记录,查找的复杂度基本是Log(N),如果有1000个记录,最多查找10次,1,000,000个记录,最多查找20次。
  3. 快速插入Key - Value 记录。
  4. 快速删除记录
  5. 根据Key 修改value记录。
  6. 遍历所有记录。

4。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;

5。在map中插入元素

改变map中的条目非常简单,因为map类已经对[]操作符进行了重载

enumMap[1] = "One";
enumMap[2] = "Two";
.....

这样非常直观,但存在一个性能的问题。插入2时,先在enumMap中查找主键为2的项,没发现,然后将一个新的对象插入enumMap,键是2,值是一个空字符串,插入完成后,将字符串赋为"Two"; 该方法会将每个值都赋为缺省值,然后再赋为显示的值,如果元素是类对象,则开销比较大。我们可以用以下方法来避免开销:

enumMap.insert(map<int, CString> :: value_type(2, "Two"))

6。查找并获取map中的元素

下标操作符给出了获得一个值的最简单方法:

CString tmp = enumMap[2];

但是,只有当map中有这个键的实例时才对,否则会自动插入一个实例,值为初始化值

我们可以使用Find()和Count()方法来发现一个键是否存在。

查找map中是否包含某个关键字条目用find()方法,传入的参数是要查找的key,在这里需要提到的是begin()和end()两个成员,分别代表map对象中第一个条目和最后一个条目,这两个数据的类型是iterator.

int nFindKey = 2;            //要查找的Key
//定义一个条目变量(实际是指针)
UDT_MAP_INT_CSTRING::iterator it= enumMap.find(nFindKey); 
if(it == enumMap.end()) {
    //没找到
}
else {
    //找到
}

通过map对象的方法获取的iterator数据类型是一个std::pair对象,包括两个数据 iterator->first 和 iterator->second 分别代表关键字和存储的数据

7。从map中删除元素

移除某个map中某个条目用erase()

该成员方法的定义如下

  1. iterator erase(iterator it); //通过一个条目对象删除
  2. iterator erase(iterator first, iterator last);        //删除一个范围
  3. size_type erase(const Key& key); //通过关键字删除

clear()就相当于 enumMap.erase(enumMap.begin(), enumMap.end());


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转载自:http://hi.baidu.com/bingbingzhe/blog/item/ec9ce03973d6abf43b87ce4a.html


STL--hash_map

2009-01-06 11:20

         hash_map的用法和map是一样的,提供了 insert,size,count等操作,并且里面的元素也是以pair类型来存贮的。虽然对外部提供的函数和数据类型是一致的,但是其底层实现是完全 不同的,map底层的数据结构是rb_tree而,hansh_map却是哈希表来实现的。

void main()
{//简单的一个列子,其使用方法和map是一样的
hash_map<int,string> hmap;//定义一个实例
hmap.insert(pair<int,string>(10,"sfsfd"));//插入一个pair对象,

hmap.insert(hash_map<int,string>::value_type(34,"sddsf"));//value_type就是pair类型的


hmap[23] = "23";
hmap[33] = "33";
hmap[-1] = "-1";
hash_map<int,string>::iterator it = hmap.begin();
while(it!=hmap.end())//遍历
   cout<<it->first<<"/t"<<it++->second<<endl;
it = hmap.find(23);//查找
if(it!=hmap.end())
   PRINT(it);
cout<<hmap.size()<<endl;
cout<<hmap.count(58)<<endl;
cout<<hmap.empty()<<endl;
hash_map<int,string>::const_reverse_iterator cit = hmap.rend();
PRINT(cit);
}

从上面的列子可以看到,使用起来是没什么困难的,很方便。但是我们什么时候要用map,什么时候用hash_map呢?

map与hash_map

     总 体来说,hash_map 查找速度会比map快,而且查找速度基本和数据量大小无关,属于常数级别;而map的查找速度是log(n)级别。hash还有hash函数的耗时。当有100w条记录的时候,map也只需要20次的比较,200w也只需要21次的比较!所以并不一定常数就比log(n) 小!

    hash_map对空间的要求要比map高很多,所以是以空间换时间的方法,而且,hash_map如果hash函数和hash因子选择不好的话,也许不会达到你要的效果,所以至于用map,还是hash_map,从3个方面来权衡: 查找速度, 数据量, 内存使用,还有一个就是你的经验!没有特别的标准

另外可以通过重写 hash_compair仿函数,更改里面关于桶数量的定义,如果取值合适,也可以得到更优的性能。而且如果你的数据是自定义的类型,必须要重写这个仿函数。可以模仿原来的写法,所有的成员函数,成员变量一个不能少!

 

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MSDN

http://msdn.microsoft.com/en-us/library/h80zf4bx(VS.80).aspx

<think>我们正在讨论C++中的hash_map,但需要注意的是,在C++标准库中,哈希映射容器的标准名称是`unordered_map`(在C++11及以后版本中)。`hash_map`通常是非标准实现(如某些编译器扩展)中的名称,但为了遵循标准,我们使用`unordered_map`。下面我将介绍`unordered_map`的常用操作方法。 ### 1. 包含头文件和声明 首先,需要包含头文件`<unordered_map>`,并声明一个`unordered_map`对象,指定键和值的类型。 ```cpp #include <unordered_map> #include <string> int main() { // 声明一个键为string,值为int的unordered_map std::unordered_map<std::string, int> myMap; } ``` ### 2. 插入元素 插入元素有多种方法: - 使用`insert`函数:可以插入一个键值对(`std::pair`)或使用初始化列表(在初始化时)。 - 使用`operator[]`:如果键不存在,会插入该键,并将值初始化为默认值(例如int为0),然后可以赋值。 - 使用`emplace`:直接构造元素,避免不必要的复制。 ```cpp // 使用insert插入单个元素 myMap.insert(std::make_pair("apple", 5)); myMap.insert({"banana", 3}); // C++11及以上 // 使用operator[]插入或修改 myMap["orange"] = 8; // 如果"orange"不存在,则插入;存在则修改值 // 使用emplace直接构造元素 myMap.emplace("grape", 10); // 直接在容器内构造键值对 ``` ### 3. 访问元素 - 使用`operator[]`:通过键访问值。如果键不存在,会插入该键并初始化值(默认构造)。因此,如果你不希望插入新元素,应谨慎使用。 - 使用`at`函数:通过键访问值,如果键不存在,会抛出`std::out_of_range`异常。 - 使用`find`函数:查找指定键,返回一个迭代器。如果找到,迭代器指向该键值对;否则,返回`end()`迭代器。 ```cpp // 使用operator[]访问 int appleCount = myMap["apple"]; // 存在则返回,不存在则插入 // 使用at访问(安全访问) try { int orangeCount = myMap.at("orange"); } catch (const std::out_of_range& e) { // 处理键不存在的情况 } // 使用find查找 auto it = myMap.find("banana"); if (it != myMap.end()) { // 找到元素,it->first是键,it->second是值 int bananaCount = it->second; } else { // 未找到 } ``` ### 4. 删除元素 - 使用`erase`函数:可以按键删除,也可以按迭代器删除。 ```cpp // 按键删除 myMap.erase("apple"); // 如果键存在,则删除;不存在则无操作 // 按迭代器删除 auto it = myMap.find("banana"); if (it != myMap.end()) { myMap.erase(it); } ``` ### 5. 遍历元素 使用迭代器遍历所有元素: ```cpp for (auto it = myMap.begin(); it != myMap.end(); ++it) { std::cout << it->first << ": " << it->second << std::endl; } // 或者使用C++11范围for循环 for (const auto& kv : myMap) { std::cout << kv.first << ": " << kv.second << std::endl; } ``` ### 6. 其他常用操作 - `size()`:返回元素个数。 - `empty()`:判断是否为空。 - `clear()`:清空所有元素。 - `count(key)`:返回键为key的元素个数(对于unordered_map,只能是0或1)。 ```cpp if (!myMap.empty()) { std::cout << "元素个数: " << myMap.size() << std::endl; myMap.clear(); // 清空 } ``` ### 7. 哈希特性和冲突处理 `unordered_map`使用哈希表,因此其性能依赖于哈希函数和冲突处理。我们可以自定义哈希函数和相等比较函数(如果需要)。默认情况下,对于常见类型(如int, string等)已经有内置的哈希函数。 ### 示例:自定义类型作为键 如果你想使用自定义类型作为键,需要提供哈希函数和相等比较函数。例如: ```cpp struct MyKey { int id; std::string name; }; // 自定义哈希函数 struct MyKeyHash { std::size_t operator()(const MyKey& k) const { return std::hash<int>()(k.id) ^ (std::hash<std::string>()(k.name) << 1); } }; // 自定义相等比较 struct MyKeyEqual { bool operator()(const MyKey& lhs, const MyKey& rhs) const { return lhs.id == rhs.id && lhs.name == rhs.name; } }; // 使用自定义哈希和相等比较的unordered_map std::unordered_map<MyKey, int, MyKeyHash, MyKeyEqual> myCustomMap; ``` ### 性能特点 - 平均时间复杂度:插入、删除、查找操作的平均时间复杂度为$O(1)$。 - 最坏情况:当哈希冲突严重时,时间复杂度可能退化到$O(n)$(n为元素数量)。因此,选择一个好的哈希函数很重要。 §§相关问题§§ 1. `unordered_map`和`map`(基于红黑树)的主要区别是什么? 2. 如何优化`unordered_map`的性能以减少哈希冲突? 3. `unordered_map`在内存管理方面有什么特点?如何减少其内存占用? 4. 在多线程环境下使用`unordered_map`需要注意什么?</think>### C++ `unordered_map` 常用操作指南 `unordered_map` 是 C++ 标准库中的哈希表实现(C++11 引入),用于高效存储键值对(key-value pairs)。它提供平均 $O(1)$ 时间复杂度的查找、插入和删除操作。以下是常用操作详解: --- #### **1. 基础声明与初始化** ```cpp #include <unordered_map> #include <string> // 声明(键类型为string,值类型为int) std::unordered_map<std::string, int> myMap; // 初始化(C++11及以上) std::unordered_map<std::string, int> fruitMap = { {"apple", 5}, {"banana", 3}, {"orange", 8} }; ``` --- #### **2. 插入元素** ```cpp // 方法1: insert() fruitMap.insert({"grape", 12}); // 插入键值对 fruitMap.insert(std::make_pair("pear", 4)); // 方法2: operator[] fruitMap["mango"] = 7; // 不存在则插入,存在则覆盖 // 方法3: emplace()(高效构造) fruitMap.emplace("kiwi", 9); // 直接构造键值对,避免复制 ``` --- #### **3. 访问与查找元素** ```cpp // 通过键访问(不存在时自动插入并初始化) int appleCount = fruitMap["apple"]; // 返回5 // 安全访问(避免自动插入) auto it = fruitMap.find("banana"); if (it != fruitMap.end()) { int bananaCount = it->second; // it->first为键,it->second为值 } // 检查键是否存在 if (fruitMap.contains("orange")) { // C++20引入 // ... } ``` --- #### **4. 删除元素** ```cpp // 按键删除 fruitMap.erase("apple"); // 删除键为"apple"的元素 // 按迭代器删除 auto pos = fruitMap.find("banana"); if (pos != fruitMap.end()) { fruitMap.erase(pos); } // 清空所有元素 fruitMap.clear(); ``` --- #### **5. 遍历元素** ```cpp // 方法1: 迭代器 for (auto it = fruitMap.begin(); it != fruitMap.end(); ++it) { std::cout << it->first << ": " << it->second << std::endl; } // 方法2: 范围for循环(推荐) for (const auto& pair : fruitMap) { std::cout << pair.first << ": " << pair.second << std::endl; } ``` --- #### **6. 容量与状态查询** ```cpp if (fruitMap.empty()) { std::cout << "map为空!"; } std::cout << "元素数量: " << fruitMap.size(); // 返回键值对数量 std::cout << "桶数量: " << fruitMap.bucket_count(); // 哈希桶数量 ``` --- #### **7. 性能优化技巧** 1. **预分配桶数量** 减少动态扩容开销: ```cpp std::unordered_map<std::string, int> largeMap; largeMap.reserve(1000); // 预分配1000个元素的桶空间 ``` 2. **自定义哈希函数**(针对自定义类型键) ```cpp struct Point { int x, y; }; struct PointHash { size_t operator()(const Point& p) const { return std::hash<int>()(p.x) ^ std::hash<int>()(p.y); } }; std::unordered_map<Point, int, PointHash> pointMap; ``` --- #### **8. 与`map`的核心区别** | 特性 | `unordered_map` | `map` | |--------------------|----------------------|---------------------| | **底层实现** | 哈希表 | 红黑树 | | **查找时间复杂度** | 平均 $O(1)$,最坏 $O(n)$ | 稳定 $O(\log n)$ | | **元素顺序** | 无序 | 按键排序 | | **适用场景** | 需快速查找/插入 | 需有序遍历或范围查询 | > 💡 **提示**:若需高频查找且不关心顺序,优先选择 `unordered_map`;若需有序遍历或范围查询(如连续键值),使用 `map`[^1][^2]。 ---
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