QHash

原创已于 2024-09-21 15:17:02 修改 · 1.6k 阅读

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#哈希算法 #算法

于 2024-09-21 14:53:43 首次发布

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1.概要

QHash 是 Qt 框架中的一个关联容器类，它基于哈希表数据结构实现，用于存储键值对（key-value pairs）。QHash 提供了快速的查找、插入和删除操作，这些操作的时间复杂度通常为 O(1)。以下是关于 QHash 的详细介绍：

一、主要特性

快速查找、插入和删除：由于采用了哈希表结构，QHash 提供了高效的查找、插入和删除操作。
无序存储：与 QMap 不同，QHash 中的键值对是无序排列的。
支持自定义类型：QHash 的键和值可以是任意 Qt 支持的数据类型（包括自定义的类型），但键必须支持哈希函数和比较操作。
自动调整存储大小：QHash 会根据元素的数量自动调整内部存储的大小，以保持高效的操作。
迭代器接口：QHash 提供了迭代器接口，可以方便地遍历所有存储的键值对。
非线程安全：QHash 不是线程安全的，如果在多线程环境中使用，需要自行加锁以保证线程安全。

二、创建和初始化

QHash 可以通过以下几种方式创建和初始化：

创建空的 QHash：

QHash<int, QString> hash;
使用初始值创建 QHash：

QHash<int, QString> hash = {{1, "one"}, {2, "two"}, {3, "three"}};

三、插入和删除元素

插入元素：

hash.insert(4, "four");
或者使用下标操作符：

hash[4] = "four";
删除元素：

hash.remove(2);
清空哈希表：

hash.clear();

四、检查元素

检查是否包含特定键：

bool contains = hash.contains(3);
查找键对应的值：

QString value = hash.value(3); // 如果键不存在，则返回默认值（如QString的空字符串）

五、遍历哈希表

QHash 可以通过多种方式遍历：

使用范围 for 循环遍历（C++11 及更高版本）：

for (const auto &pair : hash) {  
    qDebug() << "Key:" << pair.first << "Value:" << pair.second;  
}

使用迭代器遍历：

QHash<int, QString>::const_iterator it;  
for (it = hash.constBegin(); it != hash.constEnd(); ++it) {  
    qDebug() << it.key() << ":" << it.value();  
}

六、其他操作

获取哈希表的大小：

int size = hash.size();
检查哈希表是否为空：

bool isEmpty = hash.isEmpty();

获取所有的键和值：

QList<int> keys = hash.keys();  
QList<QString> values = hash.values();

七、自定义类型的 QHash

如果要在 QHash 中使用自定义类型作为键，需要提供该类型的 qHash 函数和 operator== 操作符重载。

八、应用场景

QHash 适用于需要高效数据检索和存储的场景，如缓存系统、配置管理、电子词典、GUI 状态管理等。

综上所述，QHash 是 Qt 框架中一个非常强大且灵活的关联容器类，它基于哈希表数据结构，提供了快速的查找、插入和删除操作，并支持自定义类型和多种遍历方式。在实际应用中，可以根据具体需求灵活使用 QHash 来提高数据处理的效率。

2.接口

QHash 是 Qt 框架中提供的一个哈希表容器类，用于存储键值对（key-value pairs）。它类似于 C++ 标准模板库中的 std::unordered_map，但具有 Qt 的特性和接口。QHash 提供了丰富的接口来操作和管理存储的键值对。以下是 QHash 的一些常用接口：

构造与析构

QHash()：默认构造函数，创建一个空的 QHash。
QHash(const QHash<Key, T> &other)：复制构造函数，创建一个与 other 相同的 QHash。
~QHash()：析构函数，释放 QHash 占用的资源。

插入与修改元素

void insert(const Key &key, const T &value)：插入一个键值对。如果键已存在，则更新其值。
T &operator[](const Key &key)：下标操作符，用于插入或访问键对应的值。如果键不存在，则插入一个新的键值对，并返回值的引用。
T &insertMulti(const Key &key, const T &value)：插入一个键值对，即使键已存在，也会保留旧的值并插入新的值。注意，这实际上是 QMultiHash 的行为，QHash 默认替换旧值。
T take(const Key &key)：删除指定键的键值对，并返回该键对应的值。

查找与访问元素

bool contains(const Key &key) const：检查哈希表中是否包含指定的键。
const T &operator[](const Key &key) const：只读下标操作符，用于访问键对应的值。如果键不存在，则行为取决于具体实现，可能是返回一个默认构造的值或抛出异常。
T value(const Key &key, const T &defaultValue = T()) const：访问键对应的值，如果键不存在，则返回 defaultValue。
QHash::iterator find(const Key &key)：返回指向第一个匹配键的迭代器的指针，如果不存在则返回 end()。
QList<Key> keys()：获取哈希表中所有键的列表。
QList<T> values()：获取哈希表中所有值的列表。

容量与状态

int size() const：返回哈希表中键值对的数量。
bool isEmpty() const：检查哈希表是否为空。
void clear()：清空哈希表，删除所有键值对。
int capacity() const：返回哈希表的当前容量（内部存储大小）。
void reserve(int size)：预留足够的存储空间以优化性能。
float load_factor() const：返回哈希表的当前负载因子（键值对数量与容量的比率）。
float max_load_factor() const：返回哈希表允许的最大负载因子。
void max_load_factor(float z)：设置哈希表允许的最大负载因子。

遍历哈希表

可以使用 C++11 范围迭代（range-for loop）遍历 QHash。
也可以使用迭代器（iterator）进行遍历，通过 begin() 和 end() 方法获取迭代器范围的开始和结束位置。

其他操作

bool operator==(const QHash<Key, T> &other) const：检查两个 QHash 是否相等。
bool operator!=(const QHash<Key, T> &other) const：检查两个 QHash 是否不相等。
void swap(QHash<Key, T> &other)：交换两个 QHash 的内容。
bool isDetached() const：检查 QHash 是否与其任何副本分离（在 Qt 的一些旧版本中使用，现代版本可能已弃用）。

注意事项

QHash 不是线程安全的，如果在多个线程中共享 QHash 对象，需要使用适当的同步机制，如互斥锁（QMutex）、读写锁（QReadWriteLock）等。
当使用自定义类型作为键时，需要提供该类型的 qHash 函数和 operator== 操作符重载，以便 QHash 能够正确地计算哈希值和比较键。

以上信息基于 Qt 框架的官方文档和广泛使用的实践总结，旨在提供 QHash 常用接口的全面概览。在实际编程中，请根据具体需求和 Qt 版本的文档进行使用。

3.遍历

在Qt框架中，QHash类提供了一个高效的哈希表容器，用于存储键值对。遍历QHash可以通过多种方式实现，包括使用迭代器、C++11的范围迭代（range-for loop）以及传统的for循环（尽管对于QHash来说，传统for循环不是最直接的方式）。以下是遍历QHash的几种常用方法：

1. 使用迭代器遍历

QHash提供了迭代器接口，允许你遍历所有存储的键值对。你可以使用QHash::iterator或QHash::const_iterator（如果你不需要修改值）进行遍历。

QHash<int, QString> hash;  
hash[1] = "one";  
hash[2] = "two";  
hash[3] = "three";  
  
QHash<int, QString>::const_iterator it;  
for (it = hash.constBegin(); it != hash.constEnd(); ++it) {  
    qDebug() << it.key() << ":" << it.value();  
}

2. 使用C++11范围迭代

如果你使用的是支持C++11或更高版本的编译器，那么你可以使用范围迭代来更简洁地遍历QHash。

QHash<int, QString> hash;  
hash[1] = "one";  
hash[2] = "two";  
hash[3] = "three";  
  
for (const auto &pair : hash) {  
    qDebug() << pair.first << ":" << pair.second;  
}

在这里，pair.first是键，pair.second是值。

3. 使用keys()和values()方法

虽然这不是直接遍历QHash的方式，但你可以分别获取所有的键和值，并根据需要遍历它们。这种方法通常用于只需要键或值的情况。

QHash<int, QString> hash;  
hash[1] = "one";  
hash[2] = "two";  
hash[3] = "three";  
  
QList<int> keys = hash.keys();  
for (int key : keys) {  
    qDebug() << key << ":" << hash[key];  
}  
  
// 或者只遍历值  
QList<QString> values = hash.values();  
for (const QString &value : values) {  
    qDebug() << value;  
}

请注意，这种方法在只需要键或值时可能更有效，但如果你需要同时访问键和值，使用迭代器或范围迭代可能更直接和高效。