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C++【哈希表的完善及封装】

2024年08月06日 C/C++ 我要评论
关于哈希表的两种实现方法:闭散列、开散列 已经在上一篇文章中学习过了,闭散列 存在踩踏问题,十分影响效率,因此在实践中往往会选择更加优秀的 开散列,哈希表(开散列)又叫做 哈希桶,作为被选中的结构,我们需要对其进行改造,完善哈希桶,使其最终能封装出 unordered_set 和 unordered_map

成就一亿技术人



🌇前言

关于哈希表的两种实现方法:闭散列、开散列 已经在上一篇文章中学习过了,闭散列 存在 踩踏 问题,十分影响效率,因此在实践中往往会选择更加优秀的 开散列,哈希表(开散列)又叫做 哈希桶,作为被选中的结构,我们需要对其进行改造,完善哈希桶,使其最终能封装出 unordered_setunordered_map

图示


🏙️正文

1、哈希表的完善

1.1、拷贝与赋值

单链表 是我们自己写的,其中涉及到了 动态内存管理,这就意味着除了要自己释放内存外,还需要给出 深拷贝 版的 拷贝构造赋值重载 函数

//默认构造
hashtable()
	:_table()
	,_n(0)
{}

//拷贝构造
hashtable(const hashtable& ht)
	:_table()
	,_n(0)
{
	//开辟空间
	_table.resize(ht._table.size());

	//遍历插入节点
	for (auto node : ht._table)
	{
		//遍历桶中的元素
		node* cur = node;
		while (cur)
		{
			insert(cur->_kv);
			cur = cur->_next;
		}
	}
}

//赋值重载(现代写法)
hashtable& operator=(hashtable ht)
{
	//直接交换 _table 与 _n
	_table.swap(ht._table);
	_n = ht._n;

	return *this;
}

注意: 提供了 拷贝构造 之后,就得提供 默认构造函数

1.2、优化:哈希函数

在实际使用中,往往需要以 字符串 作为存储依据(键值),比如 姓名快递信息商品名称价格中文单词英文释义

总之,字符串是一种非常常见的数据类型

而在我们实现的哈希表中,只考虑 整型 的存储情况,即直接用 key % capacity 计算哈希值,如果把整型换成 字符串 是会出问题的

比如在下面这个场景中,程序无法编译

图示

图示

为了解决这个问题,我们可以将 获取 key 单独封装为一个 仿函数,再利用 模板特化,使其既能支持 整型 也能支持 字符串

//获取 key 值的仿函数
template<class k>
struct getkey
{
	size_t operator()(const k& key)
	{
		//此时为整型,直接返回即可
		return key;
	}
};

//模板的特化
template<>
struct getkey<string>
{
	size_t operator()(const string& key)
	{
		//根据字符串,计算出数值并返回
		size_t val = 0;
		for (auto e : key)
			val += static_cast<size_t>(e);

		return val;
	}
};

添加了这个仿函数之后,就需要对 哈希表 中所有需要获取 key 的地方进行修改

结果

此时 哈希表 中的键值可以正常存储 字符串

图示
三个字符串计算出的值分别为:140719561344

这是在 字符串长度不一且字符相差过大 的情况下计算出来的,假若 字符串过短或者字符串较为接近,可能会计算出 相同的值,这会导致 哈希冲突

因此,单纯的累加每个字符的 ascii 码值显得不够专业

有人专门对 字符串 进行研究,搞出了各种各样重复率较低的 字符串哈希算法

字符串哈希算法

图示

在众多 字符串哈希算法 中,bkdrhash 一骑绝尘,各方面都非常优秀,因此这里我们选择 bkdrhash 算法作为 计算字符串值 的函数

图示

bkdrhash 的核心就是 在原来值的基础上 * 131,再加上字符的 ascii 码值

//模板的特化
template<>
struct getkey<string>
{
	size_t operator()(const string& key)
	{
		//根据字符串,计算出数值并返回
		size_t val = 0;

		//bkdrhash
		for (auto e : key)
			val = val + 131 + static_cast<size_t>(e);

		return val;
	}
};

修改之后,三个字符串计算出的值分别为:363451003702

显然此时的值更为分散,符合我们的需求

1.3、优化:素数大小

使用除留余数法时,哈希表的大小最好是素数,这样能够减少哈希冲突产生的次数

sgistl 中,哈希表 在扩容时就使用了这一技巧

图示

简单来说,就是当我们扩容后,按照 下一个素数值大小 进行扩容

这些素数都是近似 2 倍的大小关系,在确保不会频繁扩容的同时,尽可能减少哈希冲突

所以需要这样一个函数

//获取素数
size_t getnextprime(size_t prime)
{
	//返回当前位置的下一个素数值,作为扩容后的空间大小
	// sgi版
	static const int __stl_num_primes = 28;
	static const unsigned long __stl_prime_list[__stl_num_primes] =
	{
		53, 97, 193, 389, 769,
		1543, 3079, 6151, 12289, 24593,
		49157, 98317, 196613, 393241, 786433,
		1572869, 3145739, 6291469, 12582917, 25165843,
		50331653, 100663319, 201326611, 402653189, 805306457,
		1610612741, 3221225473, 4294967291
	};

	for (int i = 0; i < __stl_num_primes; i++)
		if (__stl_prime_list[i] > prime)
			return __stl_prime_list[i];
	
	return __stl_prime_list[__stl_num_primes - 1];	//返回最后一个值
}

同样的,需要对 扩容 的地方进行改造

图示

在改造之后,哈希表 的初始大小变为 53

1.4、新增:迭代器类

哈希表 中理应提供一个 迭代器 对其中的值进行判断,因为 是一个 单链表,只能向前走,不能回头,因此我们的 迭代器 要设计为 单向迭代器(只支持 ++

关于多模板参数 template<class k, class v, class ref, class ptr> 的设计原理这里不再阐述,感兴趣的可以看看这篇文章:《c++ stl学习之【list的模拟实现】

图示

//迭代器类
template<class k, class v, class ref, class ptr>
struct hashtableiterator
{
	typedef hashnode<k, v> node;	//迭代器中元素
	typedef hashtableiterator<k, v, ref, ptr> self;	//迭代器自己

	hashtableiterator(node* node)
		:_node(node)
	{}

	//基本功能
	//获取值
	ref operator*()
	{
		return _node->_kv;
	}

	//获取指针
	ptr operator->()
	{
		return &(operator*());
	}

	//判断逻辑
	bool operator==(const self& it)
	{
		return _node == it._node;
	}
	bool operator!=(const self& it)
	{
		return !(*this == it);
	}

	//++ 的实现

	node* _node;	//迭代器
};

关于 迭代器类 比较麻烦的就是 operator++()

先来说说移动逻辑:

  • 如果当前所在桶中还有数据,简单,直接移动至 _next 即可
  • 如果没有数据(为空),就比较麻烦了,需要移动至当前哈希表中,下一个有数据的桶

显然,需要用到 哈希表,并且是 同一个哈希表
解决办法:构造迭代器时,传递当前哈希表的地址,构造一个指针指向哈希表

如何在 哈希表 中进行移动?
解决办法:首要问题是知道当前位于哈希表中的哪个位置。这个可以通过自己的 值 % 哈希表的大小 求出,清楚位置后,就向后移动,直到移动至一个不为空的位置,返回即可

图示

因为要获取使用 哈希表,所以需要对 迭代器类 做出一些调整

//对哈希表的前置声明
template<class k, class v>
class hashtable;
	
//迭代器类
template<class k, class v, class ref, class ptr>
struct hashtableiterator
{
	typedef hashnode<k, v> node;	//迭代器中元素
	typedef hashtableiterator<k, v, ref, ptr> self;	//迭代器自己
	typedef hashtable<k, v> ht;	//哈希表·新增

	//改造构造函数
	hashtableiterator(node* node, const ht* ht)	
		:_node(node)
		, _pht(ht)
	{}
	
	//基本功能
	//……

	node* _node;	//迭代器
	const ht* _pht;	//指向哈希表的指针·新增
};

现在能通过 _pht 访问同一个哈希表

细节:

  • 需要对哈希表进行前置声明才能正常使用
  • 指向哈希表的指针为 const 指针,否则 const 哈希表对象调不动迭代器

现在对 operator++() 进行实现

//++ 的实现
self operator++()
{
	//计算当前所处的位置
	size_t hashi = getkey<k>()(_node->_kv.first) % _pht->_table.size();

	//如果下一个位置不为空,则直接向下走即可
	if (_node->_next)
		_node = _node->_next;
	else
	{
		//比较麻烦,实现桶之间的移动
		while (++hashi < _pht->_table.size())
		{
			//判断当前是否为空桶
			if (_pht->_table[hashi] != nullptr)
			{
				_node = _pht->_table[hashi];
				break;
			}
		}

		//看看是不是走到最后了
		if (hashi == _pht->_table.size())
			_node = nullptr;
	}

	return *this;	//返回的是迭代器对象
}

在这个函数中,访问了 哈希表类 中的私有成员 _table,这是不行的,为了让其能成功访问,我们可以把 迭代器类 设为 哈希表类友元类

同时,在 哈希表类 中增加 迭代器操作 的相关函数

template<class k, class v, class ref, class ptr>
friend struct hashtableiterator;	//友元声明

//迭代器相关
typedef hashtableiterator<k, v, pair<k, v>&, pair<k, v>*> iterator;
typedef hashtableiterator<k, v, const pair<k, v>&, const pair<k, v>*> const_iterator;

iterator begin()
{
	//起始位置是第一个有数据的桶
	node* _node = nullptr;
	for (auto e : _table)
	{
		if (e != nullptr)
		{
			_node = e;
			break;
		}
	}

	return iterator(_node, this);	//构造迭代器对象
}

iterator end()
{
	//最后一个位置为空
	return iterator(nullptr, this);
}

const_iterator begin() const
{
	node* _node = nullptr;
	for (auto e : _table)
	{
		if (e != nullptr)
		{
			_node = e;
			break;
		}
	}

	return const_iterator(_node, this);	//构造迭代器对象
}

const_iterator end() const
{
	return const_iterator(nullptr, this);
}

现在可以测试 迭代器

直接用 范围 for,分别测试 普通迭代器const 迭代器

void func(const hashtable<string, int> hash)
{
	//这里面的是 const 对象
	cout << "const 对象" << endl;
	for (auto e : hash)
		cout << e.first << " " << e.second << endl;

	cout << endl << "====================================" << endl << endl;
}

void testopenhash2()
{
	vector<pair<string, int>> goods{ make_pair("iphone 14 pro max", 9399),
							make_pair("samsung galaxy s23 ultra", 6509),
							make_pair("huawei mate 50 pro", 5999) };
	hashtable<string, int> hash;
	for (auto& e : goods)
		hash.insert(e);


	func(hash);

	cout << "普通对象" << endl;
	for (auto e : hash)
		cout << e.first << " " << e.second << endl;
}

图示

范围 for 没问题,迭代器也就没问题了

注意:

  • const 迭代器是为 const 对象提供的,所以可以选择重载 begin()end(),也可以选择重新编写 cbegin()cend(),二者除了函数名外,其他都是一样的
  • 单向迭代器是不能向后走的,所以哈希表中没有反向迭代器

2、封装实现 unordered_set 和 unordered_map

如同使用 一棵红黑树同时封装 set/map

同样可以使用 一张哈希表同时封装 unordered_set/unordered_map

就连封装时遇到的问题都差不多

2.1、解决 k/v 参数冲突问题

unordered_set 需要 k 的模型,而 unordered_map 需要 k/v 的模型

为了满足 不同 的需求,需要对 哈希表 的模板进行调整,让其既能适应 unordered_set,也能适应 unordered_map

至于如何调整,可以看看 红黑树 封装时的图示(类似的原理)

图示

//节点类
template<class t>
struct hashnode
{
	t _data;
	hashnode<t>* _next;	//指向下一个节点
};

//对哈希表的前置声明
template<class k, class t>
class hashtable;

//迭代器类
template<class k, class t, class ref, class ptr>
struct hashtableiterator
{
	typedef hashnode<t> node;	//迭代器中元素
	typedef hashtableiterator<k, t, ref, ptr> self;	//迭代器自己
	typedef hashtable<k, t> ht;	//哈希表
	
	node* _node;	//迭代器
	const ht* _pht;	//指向哈希表的指针
};

//哈希表
template<class k, class t>
class hashtable
{
	typedef hashnode<t> node;

	template<class k, class t, class ref, class ptr>
	friend struct hashtableiterator;	//友元声明
public:

	//迭代器相关
	typedef hashtableiterator<k, t, t&, t*> iterator;
	typedef hashtableiterator<k, t, const t&, const t*> const_iterator;

private:
	//哈希桶中不需要平衡因子,节点存储满后,进行扩容就行了
	vector<node*> _table;
	size_t _n = 0;	//有效数据量
};

还有很多细节都是需要改动的,但把接口简单修改后,unordered_setunordered_map 都可以传递各自需要的参数了

#pragma once
#include "hashtable.hpp"

using namespace openhash;

namespace us
{
	template<class k>
	class unordered_set
	{
		typedef k data;
		typedef hashtable<k, data> ht;
	private:
		ht _t;	//这是一张哈希表
	};
}
#pragma once
#include "hashtable.hpp"

using namespace openhash;

namespace um
{
	template<class k, class v>
	class unordered_map
	{
		typedef pair<const k, v> data;
		typedef hashtable<k, data> ht;
	private:
		ht _t;	//这也是一张哈希表
	};
}

注意: unordered_mappair 的第一个参数 k 需要使用 const 修饰,拒绝被修改

2.2、解决 key 的获取问题

现在面临一个尴尬的问题:两个参数不同的类型,如何同时使用一种获取 key 的方法?

答案是:传递仿函数,根据自己的需求,创建仿函数,然后传给 哈希表,让 哈希表 在计算 key 时使用即可,当然 哈希表 中涉及获取 key 的地方都要改

//对哈希表的前置声明
template<class k, class t, class keyoft>
class hashtable;

//迭代器类
template<class k, class t, class ref, class ptr, class keyoft>
struct hashtableiterator
{
	typedef hashnode<t> node;	//迭代器中元素
	typedef hashtableiterator<k, t, ref, ptr, keyoft> self;	//迭代器自己
	typedef hashtable<k, t, keyoft> ht;	//哈希表
	
	//……

	//++ 的实现
	self operator++()
	{
		//计算当前所处的位置
		size_t hashi = getkey<k>()(keyoft()(_node->_data)) % _pht->_table.size();
		
		//……
	}
	
	//……
};

//哈希表
template<class k, class t, class keyoft>
class hashtable
{
	typedef hashnode<t> node;

	template<class k, class t, class ref, class ptr, class keyoft>
	friend struct hashtableiterator;	//友元声明
public:

	//……

	//迭代器相关
	typedef hashtableiterator<k, t, t&, t*, keyoft> iterator;
	typedef hashtableiterator<k, t, const t&, const t*, keyoft> const_iterator;
	
	//……

	//查找
	iterator find(const k& key)
	{
		//……
		
		while (cur)
		{
			if (keyoft()(cur->_data) == key)
				//……
		}

		//……
	}

	//插入
	bool insert(const t& data)
	{
		if (find(keyoft()(data)) != end())
			return false;	//冗余

		//判断扩容
		if (_n == _table.size())
		{
			//传统写法
			size_t newsize = getnextprime(_table.size());
			vector<node*> newtable(newsize);	//新的表

			for (auto& cur : _table)
			{
				while (cur)
				{
					size_t hashi = getkey<k>()(keyoft()(cur->_data)) % newsize;	//计算新的哈希值
					
					//……
				}
			}
		}

		//插入
		size_t hashi = getkey<k>()(keyoft()data) % _table.size();	//计算哈希值
		
		//……
	}

	bool erase(const k& key)
	{
		//这里直接查找,因为需要保存上一个节点信息(单链表的删除)

		size_t hashi = getkey<k>()(key) % _table.size();
		node* prev = nullptr;
		node* cur = _table[hashi];

		//单链表的删除
		while (cur)
		{
			if (keyoft()(cur->_data) == key)
			{
				//……
			}
			
			//……
		}

	}
};

注意: 新增了迭代器之后,find 的返回值变成了 iterator

对于 哈希表 类来说,主要改动其实就两个:模板参数的改变、获取哈希表对象 key

如此一来,unordered_setunordered_map 只需要提供符合自己特色的 key 获取仿函数即可,增加部分基础功能(具体函数的功能实现位于 hashtable.hpp 中)

#pragma once
#include "hashtable.hpp"

using namespace openhash;

namespace us
{
	template<class k>
	class unordered_set
	{
		struct kofkey
		{
			k operator()(const k& key) const
			{
				return key;
			}
		};

		typedef k data;
		typedef hashtable<k, data, kofkey> ht;
	public:
		//默认构造
		unordered_set()
			:_t()
		{}

		//迭代器区间构造
		template<class inputiterator>
		unordered_set(inputiterator first, inputiterator last)
			: _t()
		{
			//遍历迭代器,插入即可
			while (first != last)
			{
				insert(*first);
				++first;
			}
		}

		//迭代器
		typedef typename ht::iterator iterator;
		typedef typename ht::const_iterator const_iterator;

		iterator begin() { return _t.begin(); };
		iterator end() { return _t.end(); };

		const_iterator begin() const { return _t.begin(); };
		const_iterator end() const { return _t.end(); };

		//判空、求大小
		bool empty() const { return _t.empty(); };
		size_t size() const { return _t.size(); };

		//插入、删除元素
		bool insert(const data& val) { return _t.insert(val); };
		bool erase(const k& key) { return _t.erase(key); };

		//交换、查找、清理
		void swap(unordered_set& us) { _t.swap(us._t); };
		iterator find(const k& key) { return _t.find(key); };
		void clear() { _t.clear(); };

	private: 
		ht _t;	//这是一张哈希表
	};
}
#pragma once
#include "hashtable.hpp"

using namespace openhash;

namespace um
{
	template<class k, class v>
	class unordered_map
	{
		struct kvofkey
		{
			k operator()(const pair<k, v>& kv) const
			{
				return kv.first;
			}
		};

		typedef pair<k, v> data;
		typedef hashtable<k, data, kvofkey> ht;
	public:
		//默认构造
		unordered_map()
			:_t()
		{}

		//迭代器区间构造
		template<class inputiterator>
		unordered_map(inputiterator first, inputiterator last)
			: _t()
		{
			//遍历迭代器,插入即可
			while (first != last)
			{
				insert(*first);
				++first;
			}
		}

		//迭代器
		typedef typename ht::iterator iterator;
		typedef typename ht::const_iterator const_iterator;

		iterator begin() { return _t.begin(); };
		iterator end() { return _t.end(); };

		const_iterator begin() const { return _t.begin(); };
		const_iterator end() const { return _t.end(); };

		//判空、求大小
		bool empty() const { return _t.empty(); };
		size_t size() const { return _t.size(); };

		//插入、删除元素
		bool insert(const data& val) { return _t.insert(val); };
		bool erase(const k& key) { return _t.erase(key); };

		//交换、查找、清理
		void swap(unordered_map& um) { _t.swap(um._t); };
		iterator find(const k& key) { return _t.find(key); };
		void clear() { _t.clear(); };
	private:
		ht _t;	//这也是一张哈希表
	};
}

进行功能测试:

结果

可以正常使用,现在来进行 优化

2.3、解决 unordered_set 迭代器非法操作

unordered_set 中只有 键值,而 键值 是不能被随意修改的(通过迭代器的方式)

void testus2()
{
	vector<int> arr = { 7,3,6,9,3,1,6,2 };
	unordered_set<int> s1(arr.begin(), arr.end());

	auto it = s1.begin();
	*it = 668;

	for (auto e : s1)
		cout << e << " ";
	cout << endl;
}

图示

结果为 668,这很正常,因为已经把迭代器中的键值改了,这就导致迭代器在移动时,是根据更改后的键值计算哈希值 = 668 % 53 = 32,而我们这组数中,32 位置及其后面都没有值,所以也就只打印了一个 668

当然,这不是重点,重点在于 我们把 unordered_set 中的键值修改了!

库中的解决方法:不管你 unordered_set 申请的是什么迭代器,我都给你 const 迭代器

//迭代器
typedef typename ht::const_iterator iterator;
typedef typename ht::const_iterator const_iterator;

再次测试(此时需要把赋值语句屏蔽,否则影响后面的结果)

结果

此时出现了一个非常经典的 类型转换 错误

为什么?
这是因为 unordered_set 中 普通对象版的 begin()end() 使用的是 哈希表中 const 迭代器,但哈希表中的迭代器相关函数返回的是 普通迭代器 啊,也就是说,存在一个 普通迭代器 转为 const 迭代器 的问题,两者差别很大,编译器无法自行转换

库中的解决方案:
在迭代器类中提供一个十分巧妙的函数,它对于 普通迭代器对象 来说,当传入的是 普通迭代器时,相当于 拷贝构造;当传入的是 const 迭代器时,相当于一个特殊的迭代器构造,即把 普通迭代器对象构造为 const 迭代器;当然,这个函数对于 const 迭代器对象 没有影响,毕竟这玩意不能被修改

//迭代器类
template<class k, class t, class ref, class ptr, class keyoft>
struct hashtableiterator
{
	//……
	
	typedef hashtableiterator<k, t, t&, t*, keyoft> iterator;	//普通版的迭代器·关键

	//一个特殊的构造,既能充当拷贝构造,也能充当特殊构造
	hashtableiterator(const iterator& it)
		:_node(it._node)
		, _pht(it._pht)
	{}

	//……
};

加上之后,代码能正常编过,当然不能给常量赋值的错误也能正常显现

图示

这是一个非常牛x的解决方案

2.4、调整函数返回值

unordered_setunordered_map 中的 insert() 返回值比较特殊,它不仅要返回 迭代器,也要表示本次插入操作 是否成功

改造起来也是十分的简单

//插入
pair<iterator, bool> insert(const t& data)
{
	auto ret = find(keyoft()(data));
	if (ret != end())
		return make_pair(ret, false);	//冗余

	//判断扩容
	if (_n == _table.size())
	{
		//传统写法
		size_t newsize = getnextprime(_table.size());
		vector<node*> newtable(newsize);	//新的表

		for (auto& cur : _table)
		{
			while (cur)
			{
				size_t hashi = getkey<k>()(keyoft()(cur->_data)) % newsize;	//计算新的哈希值
				node* next = cur->_next;

				//单链表头插至新表
				cur->_next = newtable[hashi];
				newtable[hashi] = cur;


				cur = next;
			}
		}

		_table.swap(newtable);
	}

	//插入
	size_t hashi = getkey<k>()(keyoft()(data)) % _table.size();	//计算哈希值

	//单链表头插
	node* cur = _table[hashi];	//原来的头节点
	_table[hashi] = new node(data);	//创建新的头
	_table[hashi]->_next = cur;	//连接
	_n++;

	return make_pair(iterator(_table[hashi], this), true);
}

进行简单测试

void testus3()
{
	unordered_set<int> s1;
	auto ret = s1.insert(1);
	cout << "<" << *ret.first << ">" << " | " << ret.second << endl;

	ret = s1.insert(1);
	cout << "<" << *ret.first << ">" << " | " << ret.second << endl;
}
void testus3()
{
	unordered_set<int> s1;
	auto ret = s1.insert(1);
	cout << "<" << *ret.first << ">" << " | " << ret.second << endl;

	ret = s1.insert(1);
	cout << "<" << *ret.first << ">" << " | " << ret.second << endl;
}

测试结果:

结果

显然,第二次插入时均失败(因为冗余了)

2.5、unordered_map 新增 operator[ ]

作为同时用于 键值实值 的容器,unordered_map 需要一个能快速访问 实值 的函数,即 operator[]()

这个函数功能十分强大,具备:插入、修改、插入+修改、查找 等诸多功能,是 unordered_map 中的真香函数

实现逻辑:

  • 判断 key 存不存在,如果存在,返回 value
  • 如果不存在,就插入,并返回新的 value

可以分为几个判断写,也可以直接使用 insert(),毕竟这玩意的返回值也是 重量级

//unordered_map 中独有的功能
v& operator[](const k& key)
{
	auto ret = insert(make_pair(key, v()));	//获取 <迭代器, bool> 的键值对
	auto it = ret.first;	//获取迭代器
	return it->second;	//返回实值
}

简单测试一下

void testum3()
{
	vector<pair<string, int>> goods{ make_pair("iphone 14 pro max", 9399),
					make_pair("samsung galaxy s23 ultra", 6509),
					make_pair("huawei mate 50 pro", 5999) };

	unordered_map<string, int> m1;
	for (auto& e : goods)
		m1[e.first] = e.second;

	for (auto& e : m1)
		cout << e.first << " " << e.second << endl;
}

结果
没有问题,至此,使用一张哈希表同时封装出 unordered_setunordered_map 就算是完成了


3、性能测试

将自己封装的 unordered_set 与库中的 unordered_set 进行性能对比(release 模式下)

void testperformance()
{
	us::unordered_set<int> myuset;
	std::unordered_set<int> stduset;

	srand((size_t)time(null));

	int mysettime = 0;
	int stdsettime = 0;

	clock_t begin, end;

	int sum = 0;
	int n = 5000000;
	for (int i = 0; i < n; i++)
	{
		int val = rand() % n + i;

		begin = end = 0;
		begin = clock();
		auto ret1 = myuset.insert(val);
		end = clock();
		mysettime += (end - begin);

		begin = end = 0;
		begin = clock();
		auto ret2 = stduset.insert(val);
		end = clock();
		stdsettime += (end - begin);

		if (ret1.second && ret2.second)
			sum++;	//成功插入的数据量
	}

	cout << "成功插入 " << sum << " 个数据" << endl;
	cout << "myuset 耗时: " << mysettime << " ms" << endl;
	cout << "stduset 耗时: " << stdsettime << " ms" << endl;
}

插入约 300w 个数据

结果

在经过 release 模式的优化后,我们自己封装实现的 unordered_set 异常生猛,遥遥领先


4、源码

源码在下面的仓库里

注:hashtable.hpp 是封装 unordered_setunordered_map 后的成品;hashtable-副本.hpp 是纯净版的哈希表

哈希表的完善及封装

图示


🌆总结

以上就是本次关于 c++【哈希表的完善及封装】的全部内容了,在本文中,我们首先将 哈希表 进行了完善,解决了一些深拷贝问题,新增了迭代器;当 哈希表 完善后,我们用一张 哈希表同时封装实现了 unordered_setunordered_map,其中涉及大量 泛型编程思想,值得仔细推敲


星辰大海

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