C++ map和hashmap用法_c++ hashmap

1，map简介

map是STL的一个关联容器，它提供一对一的hash。

第一个可以称为关键字(key)，每个关键字只能在map中出现一次；
第二个可能称为该关键字的值(value)；

map以模板(泛型)方式实现，可以存储任意类型的数据，包括使用者自定义的数据类型。Map主要用于资料一对一映射(one-to-one)的情況，map內部的实现自建一颗红黑树，这颗树具有对数据自动排序的功能。在map内部所有的数据都是有序的，后边我们会见识到有序的好处。比如一个班级中，每个学生的学号跟他的姓名就存在著一对一映射的关系。

2，map的功能

自动建立key － value的对应。key 和 value可以是任意你需要的类型。

3，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;

4，map的构造函数

map共提供了6个构造函数，这块涉及到内存分配器这些东西，略过不表，在下面我们将接触到一些map的构造方法，这里要说下的就是，我们通常用如下方法构造一个map：

    map<int, string> mapStudent;

## 5，插入元素
```cpp
    // 定义一个map对象
    map<int, string> mapStudent;
     
    // 第一种 用insert函數插入pair
    mapStudent.insert(pair<int, string>(000, "student_zero"));
     
    // 第二种 用insert函数插入value_type数据
    mapStudent.insert(map<int, string>::value_type(001, "student_one"));

 
// 第三种 用"array"方式插入
mapStudent[123] = "student_first";
mapStudent[456] = "student_second";
以上三种用法，虽然都可以实现数据的插入，但是它们是有区别的，当然了第一种和第二种在效果上是完成一样的，用insert函数插入数据，在数据的 插入上涉及到集合的唯一性这个概念，即当map中有这个关键字时，insert操作是不能在插入数据的，但是用数组方式就不同了，它可以覆盖以前该关键字对 应的值，用程序说明如下：
```cpp
    mapStudent.insert(map<int, string>::value_type (001, "student_one"));
     
    mapStudent.insert(map<int, string>::value_type (001, "student_two"));

上面这两条语句执行后，map中001这个关键字对应的值是“student_one”，第二条语句并没有生效，那么这就涉及到我们怎么知道insert语句是否插入成功的问题了，可以用pair来获得是否插入成功，程序如下
```cpp
    // 构造定义，返回一个pair对象
    pair<iterator,bool> insert (const value_type& val);
     
    pair<map<int, string>::iterator, bool> Insert_Pair;
     
    Insert_Pair = mapStudent.insert(map<int, string>::value_type (001, "student_one"));
     
    if(!Insert_Pair.second)
        cout << ""Error insert new element" << endl;

我们通过pair的第二个变量来知道是否插入成功，它的第一个变量返回的是一个map的迭代器，如果插入成功的话Insert_Pair.second应该是true的，否则为false。

## 6， 查找元素

当所查找的关键key出现时，它返回数据所在对象的位置，如果沒有，返回iter与end函数的值相同。
```cpp
    // find 返回迭代器指向当前查找元素的位置否则返回map::end()位置
    iter = mapStudent.find("123");
     
    if(iter != mapStudent.end())
           cout<<"Find, the value is"<<iter->second<<endl;
    else
       cout<<"Do not Find"<<endl;

## 7， 刪除与清空元素
```cpp
    //迭代器刪除
    iter = mapStudent.find("123");
    mapStudent.erase(iter);
     
    //用关键字刪除
    int n = mapStudent.erase("123"); //如果刪除了會返回1，否則返回0
     
    //用迭代器范围刪除 : 把整个map清空
    mapStudent.erase(mapStudent.begin(), mapStudent.end());
    //等同于mapStudent.clear()

## 8，map的大小

在往map里面插入了数据，我们怎么知道当前已经插入了多少数据呢，可以用size函数，用法如下：

    int nSize = mapStudent.size();

 

##  9，map的基本操作函数：

    C++ maps是一种关联式容器，包含“关键字/值”对
```cpp
     begin()         返回指向map头部的迭代器

     clear(）        删除所有元素

     count()         返回指定元素出现的次数

     empty()         如果map为空则返回true

     end()           返回指向map末尾的迭代器

     equal_range()   返回特殊条目的迭代器对

     erase()         删除一个元素

     find()          查找一个元素

     get_allocator() 返回map的配置器

     insert()        插入元素

     key_comp()      返回比较元素key的函数

     lower_bound()   返回键值>=给定元素的第一个位置

     max_size()      返回可以容纳的最大元素个数

     rbegin()        返回一个指向map尾部的逆向迭代器

     rend()          返回一个指向map头部的逆向迭代器

     size()          返回map中元素的个数

     swap()           交换两个map

     upper_bound()    返回键值>给定元素的第一个位置

     value_comp()     返回比较元素value的函数
--------------------- 
作者：sevencheng798 
来源：CSDN 
原文：https://blog.csdn.net/sevenjoin/article/details/81943864 


# hash_map原理简介
这是一节让你深入理解hash_map的介绍，如果你只是想囫囵吞枣，不想理解其原理，你倒是可以略过这一节，但我还是建议你看看，多了解一些没有坏处。

hash_map基于hash table（哈希表）。 哈希表最大的优点，就是把数据的存储和查找消耗的时间大大降低，几乎可以看成是常数时间；而代价仅仅是消耗比较多的内存。然而在当前可利用内存越来越多的情况下，用空间换时间的做法是值得的。另外，编码比较容易也是它的特点之一。

其基本原理是：使用一个下标范围比较大的数组来存储元素。可以设计一个函数（哈希函数，也叫做散列函数），使得每个元素的关键字都与一个函数值（即数组下标，hash值）相对应，于是用这个数组单元来存储这个元素；也可以简单的理解为，按照关键字为每一个元素“分类”，然后将这个元素存储在相应“类”所对应的地方，称为桶。

但是，不能够保证每个元素的关键字与函数值是一一对应的，因此极有可能出现对于不同的元素，却计算出了相同的函数值，这样就产生了“冲突”，换句话说，就是把不同的元素分在了相同的“类”之中。 总的来说，“直接定址”与“解决冲突”是哈希表的两大特点。

hash_map，首先分配一大片内存，形成许多桶。是利用hash函数，对key进行映射到不同区域（桶）进行保存。其插入过程是：

得到key
通过hash函数得到hash值
得到桶号(一般都为hash值对桶数求模)
存放key和value在桶内。
其取值过程是:

得到key
通过hash函数得到hash值
得到桶号(一般都为hash值对桶数求模)
比较桶的内部元素是否与key相等，若都不相等，则没有找到。
取出相等的记录的value。
hash_map中直接地址用hash函数生成，解决冲突，用比较函数解决。这里可以看出，如果每个桶内部只有一个元素，那么查找的时候只有一次比较。当许多桶内没有值时，许多查询就会更快了(指查不到的时候).

由此可见，要实现哈希表, 和用户相关的是：**hash函数**和**比较函数**。这两个参数刚好是我们在使用hash_map时需要指定的参数。


例子
```cpp
    #include <hash_map>
    #include <string>
    using namespace std;
    int main(){
            hash_map<int, string> mymap;
            mymap[9527]="唐伯虎点秋香";
            mymap[1000000]="百万富翁的生活";
            mymap[10000]="白领的工资底线";
            ...
            if(mymap.find(10000) != mymap.end()){
                    ...
            }

你没有指定hash函数和比较函数的时候，你会有一个缺省的函数，看看hash_map的声明，你会更加明白。下面是SGI STL的声明：
```cpp
    template <class _Key, class _Tp, class _HashFcn = hash<_Key>,
    class _EqualKey = equal_to<_Key>,
    class _Alloc = __STL_DEFAULT_ALLOCATOR(_Tp) >
    class hash_map
    {
            ...
    }

也就是说，在上例中，有以下等同关系：
```cpp
    hash_map<int, string> mymap;
    //等同于:
    hash_map<int, string, hash<int>, equal_to<int> > mymap;

## hash_map 的hash函数
hash< int>到底是什么样子？看看源码:
```cpp
    struct hash<int> {
            size_t operator()(int __x) const { return __x; }
    };

原来是个函数对象。在SGI STL中，提供了以下hash函数：
```cpp
    struct hash<char*>
    struct hash<const char*>
    struct hash<char> 
    struct hash<unsigned char> 
    struct hash<signed char>
    struct hash<short>
    struct hash<unsigned short> 
    struct hash<int> 
    struct hash<unsigned int>
    struct hash<long> 
    struct hash<unsigned long>

也就是说，如果你的key使用的是以上类型中的一种，你都可以使用缺省的hash函数。当然你自己也可以定义自己的hash函数。对于自定义变量，你只能如此，例如对于string，就必须自定义hash函数。例如：
```cpp
    struct str_hash{
            size_t operator()(const string& str) const
            {
                    unsigned long __h = 0;
                    for (size_t i = 0 ; i < str.size() ; i ++)
                    __h = 5*__h + str[i];
                    return size_t(__h);
            }
    };

    //如果你希望利用系统定义的字符串hash函数，你可以这样写：
    struct str_hash{
            size_t operator()(const string& str) const
            {
                    return __stl_hash_string(str.c_str());
            }
    };

在声明自己的哈希函数时要注意以下几点：

1、使用struct，然后重载operator().
2、返回是size_t
3、参数是你要hash的key的类型。
4、函数是const类型的。

现在可以对开头的string 进行哈希化了 . 直接替换成下面的声明即可：
```cpp
    map<string, string> namemap; 
    //改为：
    hash_map<string, string, str_hash> namemap;

hash_map 的比较函数

在map中的比较函数，需要提供less函数。如果没有提供，缺省的也是less< Key> 。在hash_map中，要比较桶内的数据和key是否相等，因此需要的是是否等于的函数:equal_to< Key> 。先看看equal_to的源码

//代码可以从SGI STL
//先看看binary_function 函数声明，其实只是定义一些类型而已。
template <class _Arg1, class _Arg2, class _Result>
struct binary_function {
        typedef _Arg1 first_argument_type;
        typedef _Arg2 second_argument_type;
        typedef _Result result_type;
};
//看看equal_to的定义：
template <class _Tp>
struct equal_to : public binary_function<_Tp,_Tp,bool>
{
        bool operator()(const _Tp& __x, const _Tp& __y) const { return __x == __y; }
};

如果你使用一个自定义的数据类型，如struct mystruct, 或者const char* 的字符串，如何使用比较函数？使用比较函数，有两种方法.:

第一种是：重载==操作符，利用equal_to;重载之后看看下面的例子：

struct mystruct{
        int iID;
        int  len;
        bool operator==(const mystruct & my) const{
                return (iID==my.iID) && (len==my.len) ;
        }
};

另一种方法就是使用函数对象。自定义一个比较函数体：

struct compare_str{
        bool operator()(const char* p1, const char*p2) const{
                return strcmp(p1,p2)==0;
        }
};

有了compare_str，就可以使用hash_map了。

typedef hash_map<const char*, string, hash<const char*>, compare_str> StrIntMap;
StrIntMap namemap;
namemap["岳不群"]="华山派掌门人，人称君子剑";
namemap["张三丰"]="武当掌门人，太极拳创始人";
namemap["东方不败"]="第一高手，葵花宝典";

hash_map 函数

hash_map(size_type n) 如果讲究效率，这个参数是必须要设置的。n 主要用来设置hash_map 容器中hash桶的个数。桶个数越多，hash函数发生冲突的概率就越小，重新申请内存的概率就越小。n越大，效率越高，但是内存消耗也越大。
const_iterator find(const key_type& k) const. 用查找，输入为键值，返回为迭代器。
data_type& operator[](const key_type& k) . 这是我最常用的一个函数。因为其特别方便，可像使用数组一样使用。不过需要注意的是，当你使用[key ]操作符时，如果容器中没有key元素，这就相当于自动增加了一个key元素。因此当你只是想知道容器中是否有key元素时，你可以使用find。如果你希望插入该元素时，你可以直接使用[]操作符。
insert 函数。在容器中不包含key值时，insert函数和[]操作符的功能差不多。但是当容器中元素越来越多，每个桶中的元素会增加，为了保证效率，hash_map会自动申请更大的内存，以生成更多的桶。因此在insert以后，以前的iterator有可能是不可用的。
erase 函数。在insert的过程中，当每个桶的元素太多时，hash_map可能会自动扩充容器的内存。但在sgi stl中是erase并不自动回收内存。因此你调用erase后，其他元素的iterator还是可用的。

什么时候需要用hash_map，什么时候需要用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数据量大小，属于常数级别;而map的查找速度是log(n)级别。并不一定常数就比log(n)小，hash还有hash函数的耗时，明白了吧，如果你考虑效率，特别是在元素达到一定数量级时，考虑考虑hash_map。但若你对内存使用特别严格，希望程序尽可能少消耗内存，那么一定要小心，hash_map可能会让你陷入尴尬，特别是当你的hash_map对象特别多时，你就更无法控制了，而且hash_map的构造速度较慢。

如何在hash_map中加入自己定义的类型?

你只要做两件事, 定义hash函数，定义等于比较函数。下面的代码是一个例子：

于hash_map和map的小故事，看看:http://dev.csdn.net/Develop/article/14/14019.shtm

如何在hash_map中加入自己定义的类型?

你只要做两件事, 定义hash函数，定义等于比较函数。下面的代码是一个例子：

-bash-2.05b$ cat my.cpp
#include <hash_map>
#include <string>
#include <iostream>

using namespace std;
//define the class
class ClassA{
        public:
        ClassA(int a):c_a(a){}
        int getvalue()const { return c_a;}
        void setvalue(int a){c_a;}
        private:
        int c_a;
};

//1 define the hash function
struct hash_A{
        size_t operator()(const class ClassA & A)const{
                //  return  hash<int>(classA.getvalue());
                return A.getvalue();
        }
};

//2 define the equal function
struct equal_A{
        bool operator()(const class ClassA & a1, const class ClassA & a2)const{
                return  a1.getvalue() == a2.getvalue();
        }
};

int main()
{
        hash_map<ClassA, string, hash_A, equal_A> hmap;
        ClassA a1(12);
        hmap[a1]="I am 12";
        ClassA a2(198877);
        hmap[a2]="I am 198877";
        
        cout<<hmap[a1]<<endl;
        cout<<hmap[a2]<<endl;
        return 0;
}
-bash-2.05b$ make my
c++  -O -pipe -march=pentiumpro  my.cpp  -o my
-bash-2.05b$ ./my
I am 12
I am 198877

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