自定义unordered_map、unordered_set的hash function、compare function

最新推荐文章于 2025-05-19 18:20:50 发布

y_m_h

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分类专栏： C++ 文章标签：哈希算法容器 c++

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本文详细介绍了在C++ STL中，如何为自定义类型如`Person`在`unordered_map`和`unordered_set`中添加自定义的hashfunction和comparefunction。自定义hashfunction用于计算对象的哈希值，而comparefunction则用于精确比较对象。文中通过两种方式定义hash和equal函数，并给出了完整的示例程序。

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1.问题

C++ STL容器类unordered_map、unordered_set使用起来非常方便，但当向容器中添加自定义类型的元素时，需提供自定义的hash function、compare function，原因：C++ STL只提供了基本类型（如int、string等）的hash function、compare function，其中，自定义hash function用于计算自定义类型对象的hash value，但由于hash function存在碰撞现象，所以自定义compare function用于精准地比较两个自定义类型对象是否相同

unordered_map、unordered_set实现均基于哈希表，所以外部接口相似，这里以unordered_set举例，本博客中的自定义类型Person如下所示：

struct Person {
  string name_;
  int age_;
  Person(string name, int age) {
    name_ = name;
    age_ = age;
  }
};

2.指明hash function的方式

1）将自定义hash function注入到std空间中，这种方式会自动注入unordered_set<Person>中，不用在声明使用unodered_set时再次指明

namespace std {
  template <>
  struct hash<Person> {
    size_t operator()(const Person& person) const {
      size_t res = 17;
      res = res * 31 + hash<string>()(person.name_);
      res = res * 31 + hash<int>()(person.age_);
      return res;
    }
  };  
};

2）将自定义hash function放到一个单独的struct（或class）中，需要在unodered_set中指明承载hash function的struct（或class）

struct PersonHasher1 {
  size_t operator()(const Person& person) const {
    size_t res = 17;
    res = res * 31 + hash<string>()(person.name_);
    res = res * 31 + hash<int>()(person.age_);
    return res;
  }
};

或

class PersonHasher2 {
public:
  size_t operator()(const Person& person) const {
    size_t res = 17;
    res = res * 31 + hash<string>()(person.name_);
    res = res * 31 + hash<int>()(person.age_);
    return res;
  }
};

3.指明compare function的方式

1）在Person结构体中添加重载运算符operator==

struct Person {
  string name_;
  int age_;
  Person(string name, int age) {
    name_ = name;
    age_ = age;
  }
  bool operator==(const Person& other) const {
    return (name_ == other.name_) && (age_ == other.age_);
  }
};

2）将自定义compare function放到一个单独的struct（或class）中，需要在unodered_set中指明承载compare function的struct（或class）

struct PersonEqual1 {
  bool operator()(const Person& person1, const Person& person2) const {
    return (person1.name_ == person2.name_) && (person1.age_ == person2.age_);
  }
};

或

class PersonEqual2 {
public:
  bool operator()(const Person& person1, const Person& person2) const {
    return (person1.name_ == person2.name_) && (person1.age_ == person2.age_);
  }
};

4.完整的示例程序

#include <iostream>
#include <unordered_set>

using namespace std;

struct Person {
  string name_;
  int age_;
  Person(string name, int age) {
    name_ = name;
    age_ = age;
  }
  bool operator==(const Person& other) const {
    return (name_ == other.name_) && (age_ == other.age_);
  }
};

namespace std {
  template <>
  struct hash<Person> {
    size_t operator()(const Person& person) const {
      size_t res = 17;
      res = res * 31 + hash<string>()(person.name_);
      res = res * 31 + hash<int>()(person.age_);
      return res;
    }
  };  
};

struct PersonHasher1 {
  size_t operator()(const Person& person) const {
    size_t res = 17;
    res = res * 31 + hash<string>()(person.name_);
    res = res * 31 + hash<int>()(person.age_);
    return res;
  }
};

class PersonHasher2 {
public:
  size_t operator()(const Person& person) const {
    size_t res = 17;
    res = res * 31 + hash<string>()(person.name_);
    res = res * 31 + hash<int>()(person.age_);
    return res;
  }
};

struct PersonEqual1 {
  bool operator()(const Person& person1, const Person& person2) const {
    return (person1.name_ == person2.name_) && (person1.age_ == person2.age_);
  }
};

class PersonEqual2 {
public:
  bool operator()(const Person& person1, const Person& person2) const {
    return (person1.name_ == person2.name_) && (person1.age_ == person2.age_);
  }
};

int main() {
  // unordered_set<Person, PersonHasher2, PersonEqual2> persons;
  unordered_set<Person> persons;
  Person person("zhangsan", 11);
  persons.emplace(person);
  for(auto item : persons) {
    cout << item.name_ << "    " << item.age_ << endl;
  }

  return 0;
}