无序关联容器 (STL)

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C++程序设计语言中,unordered_mapunordered_multimapunordered_setunordered_multiset标准模板库(STL)提供的一类无序关联容器(unordered associative containers)。是通过哈希表实现的数据结构。无序是指元素的名字(或者键值)的存储是无序的;这与用平衡二叉树实现的元素名字是有序存储的“关联容器”是相对概念。

历史[编辑]

SGISTL提供了hash_map, hash_set, hash_multimap, hash_multiset等类模板。[1]由于其有用性,很快其它的C++编译器也支持了这一特性,如GCClibstdc++[2] 以及MSVC (在stdext命名空间)。

C++ TR1语言标准中提出了增加hash_*类模板[3],最终接受为unordered_*[4] Boost C++ Libraries也提供了一种实现。<boost/unordered_map.hpp>.[5]

类成员函数[编辑]

头文件<unordered_map>中定义了类模板unordered_map。并满足容器页面存档备份,存于互联网档案馆概念,这意味着它支持begin()end()size()max_size()empty()swap()等方法。

unordered_set
(C++11)
unordered_map
(C++11)
unordered_multiset
(C++11)
unordered_multimap
(C++11)
描述
(constructor)页面存档备份,存于互联网档案馆 (constructor)页面存档备份,存于互联网档案馆 (constructor)页面存档备份,存于互联网档案馆 (constructor)页面存档备份,存于互联网档案馆 构造函数包括缺省构造、拷贝构造、移动构造等
(destructor)页面存档备份,存于互联网档案馆 (destructor)页面存档备份,存于互联网档案馆 (destructor)页面存档备份,存于互联网档案馆 (destructor)页面存档备份,存于互联网档案馆 析构函数
operator= operator= operator= operator= 赋值运算符
get_allocator get_allocator get_allocator get_allocator 返回分配器,用于给容器元素分配内存
Element access 不適用 at 不適用 不適用 带边界检查的返回元素(C++11
不適用 operator[] 不適用 不適用 不带边界检查的返回元素,可用于插入元素
Iterators begin,cbegin begin,cbegin begin,cbegin begin,cbegin 返回指向哈希表指定条目(bucket)所包含的首元素的迭代器 (C++11
end end end end 指向容器末尾的迭代器
Capacity empty empty empty empty 检查容器是否为空
size size size size 返回容器元素的数量。
max_size max_size max_size max_size 返回受系统与库的实现所限,容器元素的最大可能数量
Modifiers clear clear clear clear 清空容器
insert insert insert insert 插入元素
emplace emplace emplace emplace 原位构造 (C++11)
emplace_hint emplace_hint emplace_hint emplace_hint 使用hint原位构造 (C++11)
try_emplace try_emplace try_emplace try_emplace 如果给定的key在容器中不存在,原位构造一个元素 (C++17)
erase erase erase erase 擦除元素
swap swap swap swap 两个容器交换内容
Lookup count count count count 返回匹配指定键值的元素数量
find find find find 发现具有指定键值的元素
equal_range equal_range equal_range equal_range 返回匹配指定键值的元素范围
reserve reserve reserve reserve 扩展容器的容量(C++11
Bucket接口 bucket_size bucket_size bucket_size bucket_size 返回指定索引的哈希表条目所容纳的容器元素的数量(C++11
哈希策略
hash_function hash_function hash_function hash_function 返回用于创制键值hash的函数对象
key_eq key_eq key_eq key_eq 返回键值比较函数对象(C++11
rehash rehash rehash rehash 设定哈希表的条目(bucket)数量并重新生成哈希表(C++11
max_load_factor max_load_factor max_load_factor max_load_factor 返回或者设置哈希表的每个条目能容纳的容器元素的最大数量(C++11
load_factor load_factor load_factor load_factor 返回哈希表的每个条目容纳的容器元素的平均数量(C++11
max_bucket_count max_bucket_count max_bucket_count max_bucket_count 返回由于系统及库的实现所能支持的哈希表条目的最大可能数量(C++11
bucket_count bucket_count bucket_count bucket_count 返回容器中的哈希表条目的数量(C++11
bucket bucket bucket bucket 返回指定键值所匹配的哈希表条目的索引(C++11
Observers operator==,!= operator==,!= operator==,!= operator==,!= 两个容器的内容是否相同

例子[编辑]

#include <iostream>
#include <string>
#include <unordered_map>
 
int main()
{
    std::unordered_map<std::string, int> months;
    months["january"] = 31;
    months["february"] = 28;
    months["march"] = 31;
    months["april"] = 30;
    months["may"] = 31;
    months["june"] = 30;
    months["july"] = 31;
    months["august"] = 31;
    months["september"] = 30;
    months["october"] = 31;
    months["november"] = 30;
    months["december"] = 31;
    std::cout << "september -> " << months["september"] << std::endl;
    std::cout << "april     -> " << months["april"] << std::endl;
    std::cout << "december  -> " << months["december"] << std::endl;
    std::cout << "february  -> " << months["february"] << std::endl;

    //判断map中是否包含一个键值,没有直接做此事的成员函数。类似其他的STL容器,解决办法是:
    if( months.find("no_value") == months.end() )
    {
          printf("No such key in the map.");
    }
    return 0;
}

定制哈希函数[编辑]

定制的哈希函数的参数为到定制类型的const引用,返回类型为size_t

struct X{int i,j,k;};

struct hash_X{
  size_t operator()(const X &x) const{
    return hash<int>()(x.i) ^ hash<int>()(x.j) ^ hash<int>()(x.k);
  }
};

定制哈希函数作为std::unordered_map的模板参数使用。

 std::unordered_map<X,int,hash_X> my_map;

或者通过特化std::hash来使用。

namespace std {
    template <>
        class hash<X>{
        public :
        size_t operator()(const X &x ) const{
            return hash<int>()(x.i) ^ hash<int>()(x.j) ^ hash<int>()(x.k);
        }
    };
}

//...
 std::unordered_map<X,int> my_map;

参考文献[编辑]

  1. ^ hash_map<Key, Data, HashFcn, EqualKey, Alloc>. SGI. [26 January 2011]. (原始内容存档于2017-12-30). 
  2. ^ libstdc++: hash_map Class Template Reference. [26 January 2011]. (原始内容存档于2017-07-19). 
  3. ^ WG21. A Proposal to Add Hash Tables to the Standard Library (revision 4). 9 April 2003 [2015-12-21]. n1456. (原始内容存档于2011-05-20). 
  4. ^ WG21, Working Draft, Standard for Programming Language C++ (PDF), 21 August 2010 [2015-12-21], n3126, (原始内容存档 (PDF)于2010-09-26) 
  5. ^ Class template unordered_map. Boost. [26 January 2011]. (原始内容存档于2017-10-11).