unordered_map和set

前言：本篇文章继续分享新的容器unordered_map和set。前边我们分享过map和set，其底层为红黑树，而unordered_map和set的底层则为哈希表，因此在unordered_map和set的实现中，我们可以效仿许多在map和set的中就分享过的一些知识，所以在本篇文章中，就不对分享过的知识进行重复讲解。

而unordered_map和set与map和set的区别，即为红黑树和哈希表的区别。

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目录

一.修改hash

二.迭代器

三.完整代码

1.unordered_map

2.unordered_set

四.总结

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一.修改hash

我们所实现的普通哈希表肯定是无法直接拿来作为unordered_map和set的底层代码的，所以我们需要对其进行优化修改，完整代码如下：

template<class K>
struct HashFunc
{
	size_t operator()(const K& key)
	{
		return (size_t)key;
	}
};
 
struct HashStringFunc
{
	size_t operator()(const string& s)
	{
		size_t hash = 0;
		for (auto e : s)
		{
			hash += e;
		}
		return hash;
	}
};
 
namespace hash_bucket
{
	template<class T>
	struct HashNode
	{
		T _data;
		HashNode<T>* _next;
 
		HashNode(const T& data)
			:_data(data)
			, _next(nullptr)
		{}
	};
	//前置声明
	template<class K, class T, class KeyOfT, class Hash>
	class HashTable;
 
	template<class K, class T, class KeyOfT, class Hash>
	struct __Iterator
	{
		typedef HashNode<T> Node;
		typedef __Iterator<K, T, KeyOfT, Hash> Self;
		Node* _node;
		HashTable<K, T, KeyOfT, Hash>* _pht;
		__Iterator(Node* node, HashTable<K, T, KeyOfT, Hash>* pht)
			:_node(node)
			,_pht(pht)
		{}
 
		T& operator*()
		{
			return _node->_data;
		}
		T* operator->()
		{
			return &_node->_data;
		}
		Self& operator++()
		{
			if (_node->_next)
				//当前桶没走完，找到下一个节点
				_node = _node->_next;
			else
			{
				//当前桶走完了，找下一个不为空的桶的第一个节点
				KeyOfT kot;
				Hash hs;
				size_t i = hs(kot(_node->_data)) % _pht->_tables.size();
				i++;
				for (; i < _pht->_tables.size(); i++)
				{
					if (_pht->_tables[i])
						break;
				}
				if (i == _pht->_tables.size())
					//所有桶都走完了，置nullptr
					_node = nullptr;
				else
					_node = _pht->_tables[i];
			}
			return *this;
		}
		bool operator!=(const Self& s)
		{
			return _node != s._node;
		}
	};
 
	template<class K, class T, class KeyOfT, class Hash>
	class HashTable
	{
		typedef HashNode<T> Node;
	public:
		//友元
		template<class K, class T, class KeyOfT, class Hash>
		friend struct __Iterator;
 
		typedef __Iterator<K, T, KeyOfT, Hash> iterator;
		iterator begin()
		{
			for (size_t i = 0; i < _tables.size(); i++)
			{
				Node* cur = _tables[i];
				if (cur)
				{
					return iterator(cur, this);
				}
			}
			return end();
		}
		iterator end()
		{
			return iterator(nullptr, this);
		}
		HashTable()
		{
			_tables.resize(10, nullptr);
			_n = 0;
		}
		~HashTable()
		{
			for (size_t i = 0; i < _tables.size(); i++)
			{
				Node* cur = _tables[i];
				while (cur)
				{
					Node* next = cur->_next;
					delete cur;
 
					cur = next;
				}
				_tables[i] = nullptr;
			}
		}
		//插入
		pair<iterator,bool> Insert(const T& data)
		{
			KeyOfT kot;
			Hash hs;
			//判断是否存在
			iterator it = Find(kot(data));
			if (it != end())
				return make_pair(it,false);
			//扩容
			if (_n == _tables.size())
			{
				vector<Node*> newtables(_tables.size() * 2, nullptr);
				for (size_t i = 0; i < _tables.size(); i++)
				{
					Node* cur = _tables[i];
					while (cur)
					{
						Node* next = cur->_next;
						size_t hashi = hs(kot(cur->_data)) % newtables.size();
						cur->_next = newtables[hashi];
						newtables[hashi] = cur;
						cur = next;
					}
					_tables[i] = nullptr;
				}
				_tables.swap(newtables);
			}
 
			size_t hashi = hs(kot(data)) % _tables.size();
			Node* newnode = new Node(data);
			//头插
			newnode->_next = _tables[hashi];
			_tables[hashi] = newnode;
			++_n;
			return make_pair(iterator(newnode,this), false);
		}
		//寻找
		iterator Find(const K& key)
		{
			KeyOfT kot;
			Hash hs;
			size_t hashi = hs(key) % _tables.size();
			Node* cur = _tables[hashi];
			while (cur)
			{
				if (kot(cur->_data) == key)
					return iterator(cur,this);
				cur = cur->_next;
			}
			return end();
		}
		bool Erase(const K& key)
		{
			KeyOfT kot;
			Hash hs;
			size_t hashi = hs(key) % _tables.size();
			Node* cur = _tables[hashi];
			Node* prev = nullptr;
			while (cur)
			{
				if (kot(cur->_data) == key)
				{
					//删除的是第一个节点
					if (prev == nullptr)
					{
						_tables[hashi] = cur->_next;
					}
					else
					{
						prev->_next = cur->_next;
					}
					delete cur;
				}
				else
				{
					prev = cur;
					cur = cur->_next;
				}
			}
			return false;
		}
	private:
		vector<Node*> _tables;//指针数组
		size_t _n;
	};
 
}

这其中包括只对key进行操作的修改，以及当插入的元素为string型时对其进行的特殊处理。都是我们之前所分享过的知识。下面我们重点来看迭代器。

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二.迭代器

先来看整体结构：

template<class K, class T, class KeyOfT, class Hash>
	struct __Iterator
	{
		typedef HashNode<T> Node;
		typedef __Iterator<K, T, KeyOfT, Hash> Self;
		Node* _node;
		HashTable<K, T, KeyOfT, Hash>* _pht;
		__Iterator(Node* node, HashTable<K, T, KeyOfT, Hash>* pht)
			:_node(node)
			,_pht(pht)
		{}
 
		T& operator*()
		{
			return _node->_data;
		}
		T* operator->()
		{
			return &_node->_data;
		}
		Self& operator++()
		{
			if (_node->_next)
				//当前桶没走完，找到下一个节点
				_node = _node->_next;
			else
			{
				//当前桶走完了，找下一个不为空的桶的第一个节点
				KeyOfT kot;
				Hash hs;
				size_t i = hs(kot(_node->_data)) % _pht->_tables.size();
				i++;
				for (; i < _pht->_tables.size(); i++)
				{
					if (_pht->_tables[i])
						break;
				}
				if (i == _pht->_tables.size())
					//所有桶都走完了，置nullptr
					_node = nullptr;
				else
					_node = _pht->_tables[i];
			}
			return *this;
		}
		bool operator!=(const Self& s)
		{
			return _node != s._node;
		}
	};

其中最为重要的莫过于++运算符的重载，因为我们的哈希表是闭散列的哈希桶，所以是以指针数组作为底层。

在执行++操作时，需要先判断当前节点的next是否存在，存在就直接为next节点，不存在就说明当前节点已经是其所属的桶里的最后一个节点，那么接下来的操作就是去寻找下一个不为空的桶的第一个节点。

此时我们需要先计算出当前节点在数组中的位置，然后通过循环判断其后边的位置是否存在桶，如果存在，就返回新桶的第一个节点，不存在，就说明所有的桶都走完了，此时返回空指针nullptr。

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三.完整代码

1.unordered_map

#include"hash.h"
namespace Myunordered_map
{
	template<class K,class V, class Hash = HashFunc<K>>
	class unordered_map
	{
		struct MapKeyOfT
		{
			const K& operator()(const pair<K, V>& kv)
			{
				return kv.first;
			}
		};
	public:
		typedef typename hash_bucket::HashTable<K, pair<const K, V>, MapKeyOfT, Hash>::iterator iterator;
		iterator begin()
		{
			return _ht.begin();
		}
		iterator end()
		{
			return _ht.end();
		}
		V& operator[](const K& key)
		{
			pair<iterator, bool> ret = insert(make_pair(key, V()));
			return ret.first->second;
		}
		pair<iterator, bool> insert(const pair<K, V>& kv)
		{
			return _ht.Insert(kv);
		}
	private:
		hash_bucket::HashTable<K, pair<const K, V>, MapKeyOfT, Hash> _ht;
	};
}

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2.unordered_set

#include"hash.h"
namespace Myunordered_set
{
	template<class K, class Hash = HashFunc<K>>
	class unordered_set
	{
		struct SetKeyOfT
		{
			const K& operator()(const K& key)
			{
				return key;
			}
		};
	public:
		typedef typename hash_bucket::HashTable<K, const K, SetKeyOfT, Hash>::iterator iterator;
		iterator begin()
		{
			return _ht.begin();
		}
		iterator end()
		{
			return _ht.end();
		}
		pair<iterator, bool> insert(const K& key)
		{
			return _ht.Insert(key);
		}
	private:
		hash_bucket::HashTable<K, const K, SetKeyOfT, Hash> _ht;
	};
}

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四.总结

关于unordered_map和set就分享这么多，通过前边的知识的分享和掌握，unordered_map和set的实现也是如鱼得水。

喜欢本篇文章的小伙伴记得一键三连，我们下期再见！