stl之关联容器——set,map,hashtable

关联容器

        每笔数据都是一个键值对(key-value-pair)。当元素被插入到关联式容器中时，容器内部结构便依照其键值大小，以某种特定规则将这个元素放置于适当位置。关联容器没有所谓的头尾，所以不会有所谓的push_back()、push_front()、pop_back()、pop_front()这种操作行为。

set 与multiset

其底层实现结构为RB-tree。

常用方法如下：

insert //返回pair类型，第一个元素是个RB_tree迭代器，指向新增节点，第二元素表示插入是否成功，本质上调用了保持RB_tree(旋转及改变颜色)的方法：__rb_tree_rebalance

begin

end

find   //一般应使用这个，其查找速度为lgn，要好于算法库的find函数

swap

key_compare //键值比较函数，默认使用less

value_compare //对于set来说和key_compare一样

erase //参数可以是迭代器，键值，迭代器区间

upper_bound //返回指向最大值的迭代器

lower_bound //返回指向最小值的迭代器

equal_range   //return pair(lower_bound(__k), upper_bound(__k));

multise是t允许重复的键值的set(set调用的是RB-tree的insert_unique，而map调用的是insert_equal)。

map与multimap

于set的实现类似,使用也类似。其在set方法的基础上增加了 []，[]返回的结果既可作为左值，也可作为右值。multimap允许重复的键值。可以把set当成键和值一样的map。

hashtable

         stl采用拉链法解决冲突其由vector和list结构构成。其中vector内的元素称为bucket，bucket下链接了bucketlist。这边bucket所维护的linked list并不采用STL的list或slist，而是自行维护的hash table node。vector充当着buckets的聚合体，以便使hashtable具有动态扩充的能力。其示意图如下（摘自侯捷的”stl源码剖析”）:

         stl中的hashtable重建条件：当元素个数size（把新增元素计入后）>bucketvector的大小时，则重建hashtable，即采用更大的vector(hashtable内维护了一个升序的质数数组(起始元素为53)，vector的大小将扩充为接近且较大的质数)。然后对hashtable中的元素进行重映射。

stl中的hashtable只为char intlong short 和char *类型定义了hash函数，其中char *的转换函数如下(位于stl_hash_fun.h文件中)：

template  struct hash {};
inline size_t __stl_hash_string(const char*__s)
{
 unsigned long __h = 0;
  for( ; *__s; ++__s)
   __h = 5*__h + *__s;
 
 return size_t(__h);
}

而其余类型只是简单地返回真实值：如int类型的hash函数为

__STL_TEMPLATE_NULL struct hash{
 size_t operator()(int __x) const { return __x; }
};

而计算元素在hashtable中的位置是通过调用：

 size_type _M_bkt_num_key(const key_type& __key, size_t __n) const
  {
   return _M_hash(__key) % __n;
  }

其中 _M_hash 即所指定的hash函数。

tips:

         SGIhashtable无法处理上述所列各项型别以外的元素，例如string，double， float。欲处理这些型别，用户必须自行定义相应的hash function，对const char *类型，不能沿用缺省的equal_to，因为const char *没有提供operator == 运算符，必须通过使用strcmp函数来比较大小。

hash_set与hash_map

hash_set与hash_map是以hashtable为底层容器实现的，而set和map是以RB-tree实现的，容器的差异决定了set和map的元素具有自动排序功能而hash_set没有。

hash_set的使用方式，与set完全相同，实际使用中看是否需要排序功能，需要的话就不能选择hash_set和hash_map，而需选择set和map

如果使用时没指定空间大小时，其初始大小缺省为100，这可以从stl_hash_map.h和stl_hash_set.h中了解到。

使用方式：

hash_set:

hash_set:其key和value是同一种类型，所以模版类型只需三个参数

hash_set,equal_to>

其中第二个和第三个参数可缺省，即使用缺省的hash 和equal_to.

hash_map:

模版：hash_map:

实例：hash_map, equal_to>

同set和map，hash_set及hash_map提供了与其对应的find函数，其效率高于algorithm中的find

此外，对应键值可重复的情况，stl提供了hash_multiset和hash_multimap