C++hash_map原理介绍

已经存在map了，为什么还要使用hash_map？

答：map内部自建一颗红黑树，具有对数据自动排序的功能，查询效率也是很高，时间复杂度是O(logN)，但如果需要频繁的查询，比较的次数多也会成为瓶颈。那有没有办法能够使比较次数降到一到两次呢，hash_map就可以实现。

 

hash_map原理：

hash_map基于哈希表，哈希表的最大优点就是把数据的存储和查询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。

 

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（hash值）相对应，于是用这个数组单元来存储这个元素；也可以理解为，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”所在的地方，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”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，首先分配一大块内存，形成许多桶，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：

1、得到key

2、通过hash函数得到hash值

3、得到桶号（一般都为hash值对桶数求模）

4、存放key与value在桶内。

 

其取值过程是：

1、得到key

2、通过hash函数得到hash值

3、得到桶号

4、比较桶的内部元素是否与key相等，若不想等，则没有找到

5、取出相等记录的value。

 

hash_map是一个聚合类，它继承自_Hash类，包括一个vector，一个list和一个pair，其中vector用于保存桶，list用于进行冲突处理，pair用于保存key->value结构，简单的伪代码如下：

class hash_map  
{  
private:  
    typedef pair<_Tkey, _Tval> hash_pair;  
    typedef list    hash_list;  
    typedef vector  hash_table;  
};  

 

hash_map的函数用法基本与map一致。

 

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量大小相关，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。如果你考虑效率，特别是元素达到一个数量级时，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。

选择基于三个因素：查找速度，数据量，内存使用。

 

gcc4.8版本上测试代码如下：

#include 
#include 
#include 
using namespace std;
using namespace __gnu_cxx;
int main()
{
    hash_map Hash_map;
    Hash_map[1] = 1;
    Hash_map[2] = 2;
    Hash_map[3] = 3;

    hash_map::iterator iter;
    for(iter = Hash_map.begin(); iter != Hash_map.end(); ++iter)
    {
        cout<second<

 

参考：

https://www.cnblogs.com/evidd/articles/8821349.html