unordered学习(c++11)

http://blog.csdn.net/mmzsyx/article/details/8240071

散列容器(hash container)：

 通常比二叉树的存储方式可以提供更高的访问效率.

#include <boost/unordered_set.hpp>

#include <boost/unordered_map.hpp>

using namespace boost;

散列集合简介:

 unordered库提供两个散列集合类unordered_set和unordered_multiset,STLport也提供hash_set和hash_multiset，它们的接口，用法与stl里的标准关联容器set/multiset相同，只是内部使用散列表代替了二叉树实现，因此查找复杂度由数降为常数。

unordered_set/unordered_multiset简要声明：

template<class Key, class Hash = boost::hash<Key>,

 class Pred = std::equal_to<Key>,

 class Alloc = std::allocator<Key>>

class unordered_set;

template<class Key, class Hash = boost::hash<Key>,

 class Pred = std::equal_to<Key>,

 class Alloc = std::allocator<Key>>

class unordered_multiset;

与std::set相比，unorder_set的模板增加了一个计算散列值的模板类型参数，通常是boost::hash,最好不要去改变它，另外比较谓词参数使用std::equal_to<>,而不是set中的less<>,这是因为散列容器不需要保持有序。

散列集合的用法:

 注意散列容器的无序性，不能再散列容器上使用binary_search,lower_bound和upper_bound这样用于已序区间的算法，散列容器自身也不提供这样的成员函数。

示范：程序定义了一个模板函数hash_func()，用以操作hash_set/unordered_set,两者的表现是完全一样的，首先使用boost::assign初始化散列集合，以迭代器遍历输出，然后用size()显示容器大小，用clear()清空集合，再用insert()插入两个元素，用find()查找元素，最后用erase()删除一个元素，这些都是标准容器的标准操作。

#include <iostream>

#include <hash_set>

#include <boost/unordered_set.hpp>

#include <boost/assign/list_of.hpp>

using namespace boost;

using namespace std;

template<typename T>

void hash_func()

{

 using namespace boost::assign;

 T s = (list_of(1), 2, 3, 4, 5);   //初始化数据

 for (T::iterator p = s.begin(); p != s.end(); ++p) //使用迭代器遍历集合

 { cout<< *p<<" "; }

 cout<<endl;

 cout<<s.size()<<endl;

 s.clear();

 cout<<s.empty()<<endl;

 s.insert(8);

 s.insert(45);

 cout<<s.size()<<endl;

 cout<<*s.find(8)<<endl;

 s.erase(45);

}

int main()

{

 hash_func<unordered_set<int>>();

 system("pause");

 return 0;

}

散列映射简介:

 unordered库提供两个散列映射类undorderd_map和unordered_multimap,它们的接口，用法与stl里的标准关联容器map/multimap相同，只是内部使用散列表代替了二叉树，模板参数多了散列计算函数，比较谓词使用equal_to<>。

 unordered_map和unordered_multimap的简要声明:

template<class Key, class Mapped,

 class Hash = boost::hash<Key>,

 class Pred = std::equal_to<Key>,

 class Alloc = std::allocator<Key>>

class unordered_map;

template<class Key, class Mapped,

 class Hash = boost::hash<Key>,

 class Pred = std::equal_to<Key>,

 class Alloc = std::allocator<Key>>

class unordered_multimap;

散列映射的用法：

 unordered_map/unordered_multimap属于关联式容器，采用std::pair保存key-value形式的数据，可以理解一个关联数组，提供operator[]重载，用法与标准容器map相同.

 unordered_multimap允许有重复的key-value映射，因此不提供operator[].

示范：

#include <iostream>

#include <hash_map>

#include <boost/unordered_map.hpp>

#include <boost/assign/list_of.hpp>

#include <boost/typeof/typeof.hpp>

using namespace boost;

using namespace std;

using namespace stdext; 

int main()

{

 using namespace boost::assign;

 //使用assign初始化

 unordered_map<int, string> um = map_list_of(1, "one")(2, "two")(3, "three");

 um.insert(make_pair(10, "ten"));

 cout<<um[10]<<endl;

 um[11] = "eleven";

 um[15] = "fifteen";

 for (BOOST_AUTO(p, um.begin()); p != um.end(); ++p)

  cout<<p->first<<"-"<<p->second<<",";

 cout<<endl;

 um.erase(11);

 cout<<um.size()<<endl;

 hash_map<int, string> hm = map_list_of(4, "four")(5, "five")(6, "six");

 for (BOOST_AUTO(p, hmbegin()); p != hm.end(); ++p)

  cout<<p->first<<"-"<<p->second<<",";

 cout<<endl;

 system("pause");

 return 0;

}

性能比较：

示范：程序使用boost随机库random()向容器插入10000个1到100之间的整数，然后执行count和find操作；

#include <iostream>

#include <typeinfo>

#include <hash_map>

#include <set>

#include <boost/unordered_set.hpp>

#include <boost/assign/list_of.hpp>

#include <boost/typeof/typeof.hpp>

#include <boost/random.hpp>

#include <boost\Progress.hpp>

using namespace boost;

using namespace std;

using namespace stdext;

template<typename T>

void fill_set(T &c)

{

 variate_generator<mt19937, uniform_int<>> gen(mt19937(), uniform_int<>(0, 100));

 for (int i = 0; i < 10000; ++i)//插入一万个整数

  c.insert(gen());

}

template<typename T>

void test_perform()

{

 T c;

 cout<<typeid(c).name()<<endl;

 {

  boost::progress_timer t;

  fill_set(c);

 }

 {

  boost::progress_timer t;

  c.count(10);

 }

 {

  boost::progress_timer t;

  c.find(20);

 }

}

int main()

{

 test_perform<multiset<int>>();

 //test_perform<hash_multiset<int>>();

 test_perform<unordered_multiset<int>>();

 system("pause");

 return 0;

}

高级议题：

内部数据结构：

 unordered库使用“桶（bucket）”来存储元素，散列值相同的元素被放入同一个桶中，当前散列容器的桶的数量可以用成员函数bucket_count()来获得，bucket_size()返回桶中的元素数量，例如：

unordered_set<int> us = (list_of(1), 2, 3, 4);

cout<< us.bucket_count()<<endl;

for(int i = 0; i < us.bucket_count(); ++i)//访问每个桶

{cout<<us.bucket_size(i)<<",";}

 当散列容器中有大量数据时，桶中的元素数量也会增多，会造成访问冲突。为了提高散列容器的性能，unordered库会在插入元素时自动增加桶的数量，用户不能直接指定桶的数量，但可以在构造函数或者rehash()函数指定最小的桶的数量。例如:

unordered_set<int> us(100);//使用100个桶存储数据

us.rehash(200);//使用200个桶

 c++0x RT1草案还规定有一个函数max_load_factor()，它可以获取或设定散列容器的最大负载因子，即桶中元素的最大平均数量，通常最大负载因子都是1，用户不应当去改变它，过大或过小都没有意义。

支持自定义类型：

 unordered库支持c++内建类型和大多数标准库容器，但不支持用户自定义的类型，因为它无法计算自定义类型的散列值。

 如果要使unordered支持自定义类型，需要定制类模板的第二个和第三个参数，也就是供散列函数和相等比较谓词。

 相等比较谓词，unordered库默认使用std::equal_to,这是一个标准库中的函数对象，它使用operator==，只有自定义类实现了这个操作符就可以了，不必再特意编写一个函数对象，如果需要用一个特别的相等判断规则，那么可以额外写函数对象，传递给unordered容器。

 散列函数则是必须要实现的，这也是为什么它被放在模板参数列表前面的原因，我们需要使用boost.hash库来计算自定义类型的散列值，组简单的使用方法是编写一个hash_value()函数，创建一个hash函数对象，然后使用它的operator()返回散列值。

下面的代码定义了一个类demo_class，它实现了operator==和散列函数，可以被unordered所容纳：

#include <iostream>

#include <typeinfo>

#include <hash_map>

#include <set>

#include <boost/unordered_set.hpp>

#include <boost/assign/list_of.hpp>

#include <boost/typeof/typeof.hpp>

#include <boost/random.hpp>

#include <boost/Progress.hpp>

#include <boost/functional/hash.hpp>

using namespace boost;

using namespace std;

using namespace stdext;

using namespace boost::assign;

struct demo_class

{

 int a;

 friend bool operator==(const demo_class& l, const demo_class& r)

 {  return l.a == r.a; }

};

size_t hash_value(demo_class & s)

{ return boost::hash<int>()(s.a);}

int main()

{

 unordered_set<demo_class> us;

 demo_class a1;

 a1.a =100;

 cout<<hash_value(a1)<<endl;

 demo_class a2;

 a2.a =100;

 cout<<hash_value(a2)<<endl;

 system("pause");

 return 0;

}

与TR1的差异：

 boost.unordered基本上依据c++0x标准草案来实现，但它有个小的”扩充“，增加了比较操作符operator==和operator !=；注意：这两个操作符不属于c++0x标准，如果将来程序要切换到新标准可能会遇到不可用移植的问题。