C++哈希表的基本使用_c++哈希表的使用

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前言

今日在刷力扣时遇到了哈希表，在以前学习数据结构时粗略学过哈希表，哈希函数，如今在算法题中也是一大应用，下面我根据在网上所学，整理了一下一些有关哈希表的知识，以及如何在C++中使用哈希表。

一、哈希表是什么？

• 散列表（Hash table，也叫哈希表），是根据关键码值(Key value)而直接进行访问的数据结构。也就是说，它通过把关键码值映射到表中一个位置来访问记录，以加快查找的速度。这个映射函数叫做散列函数，存放记录的数组叫做散列表。
• 在我的理解下，哈希表就是一个大表格，用来快速查找，一个key对应一个value，由我们得到的key找出value的值。

二、哈希函数

1.定义

若关键字为k，则其值存放在f(k)的存储位置上。由此，不需比较便可直接取得所查记录。称这个对应关系f为散列函数，按这个思想建立的表为散列表。

2.常用方法

1. 直接寻址法：取关键字或关键字的某个线性函数值为散列地址。即H(key)=key或H(key) = a·key + b，其中a和b为常数（这种散列函数叫做自身函数）。若其中H（key）中已经有值了，就往下一个找，直到H（key）中没有值了，就放进去。
2. 数字分析法：分析一组数，比如身份证号，等等，找其中的规律构造哈希函数。
3. 平方取中法：当无法确定关键字中哪几位分布较均匀时，可以先求出关键字的平方值，然后按需要取平方值的中间几位作为哈希地址。这是因为：平方后中间几位和关键字中每一位都相关，故不同关键字会以较高的概率产生不同的哈希地址。
4. 随机数法：选择一随机函数，取关键字的随机值作为散列地址，即H(key)=random(key)其中random为随机函数,通常用于关键字长度不等的场合。
5. 除留余数法：取关键字被某个不大于散列表表长m的数p除后所得的余数为散列地址。即 H(key) = key MOD p,p≤m。不仅可以对关键字直接取模，也可在折叠、平方取中等运算之后取模。对p的选择很重要，一般取素数或m，若p选的不好，容易产生同义词。（该方法在408考试中常提及，也是比较熟悉的一种方法

）

3.处理冲突

1. 开放寻址法：Hi=（H（key）+ di） MOD
   m,i=1,2，…，k（k≤m-1），其中H（key）为散列函数，m为散列表长，di为增量序列，可有下列三种取法：
   1.1. di=1,2,3，…，m-1，称线性探测再散列；
   1.2. di=1^2,-12,2^2,-22，⑶^{2，…，±（k）}2,（km/2）称二次探测再散列；
   1.3. di=伪随机数序列，称伪随机探测再散列。

2.再散列法：Hi=RHi(key),i=1,2，…，k RHi均是不同的散列函数，即在同义词产生地址冲突时计算另一个散列函数地址，直到冲突不再发生，这种方法不易产生“聚集”，但增加了计算时间。

3. 链地址法（拉链法）
4. 建立一个公共溢出区

三、C++中使用哈希表

下面我将讲述C++中应用hashmap。

3.1 创建一个哈希表

unordered_map<string, int> myHashMap;
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其中，创建了一个无序哈希表，key和value的值都是int类型，该标的名字为myHashMap。

3.2 插入元素

myHashMap["one"] = 1;
myHashMap["two"] = 2;
myHashMap["three"] = 3;
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输入对应的键值对，类似于数组赋值的操作，只不过有2个参数。

3.3 访问元素

  std::cout << "Value corresponding to key 'two': " << myHashMap["two"] << std::endl;
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类似于数组中下表索引，这里的索引为key值。

3.4检查元素是否存在

    if (myHashMap.find("four") != myHashMap.end()) {
        std::cout << "Value corresponding to key 'four': " << myHashMap["four"] << std::endl;
    } else {
        std::cout << "Key 'four' not found in the hash map." << std::endl;
    }
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当你使用 std::unordered_map 时，你可以使用 find 函数来查找哈希表中是否存在某个特定的键。这个函数返回一个迭代器，指向找到的元素，如果元素不存在，则返回指向哈希表末尾的迭代器。
这里的 find 函数实现了一种快速的查找机制，其时间复杂度通常为 O(1)，因为哈希表内部是通过哈希函数将键映射到桶（buckets）的，而不是通过线性搜索。具体而言，find 函数会根据传入的键计算其哈希值，然后定位到对应的桶，接着在该桶中进行搜索以找到匹配的元素。如果找到了匹配的元素，则返回指向该元素的迭代器；否则，返回指向哈希表末尾的迭代器。

注：此处find返回一个迭代器，类型是：std::unordered_map<int, int>::iterator，一般在C++中，我们使用auto关键字应用于迭代器、模板编程、复杂的类型名字等场景，减少代码冗余。

3.5 删除元素

 myHashMap.erase("three");
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删除对应key值下的值

3.6 打印所有元素

std::cout << "All elements in the hash map: ";
    for (const auto& pair : myHashMap) {
        std::cout << "{" << pair.first << ": " << pair.second << "} ";
    }
std::cout << std::endl;
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在算法题中，常见的方法就是增删查，所以以上方法已足够应该目前遇到的算法题，后续有新的需要，持续补充这篇博客~