一、簡介
就應用來說,map已經是STL標準庫的成員,而hash_map暫時還未進入標準庫,是擴展ext中的一個功能,但也是非常常用并且非常重要的庫。
二、簡單對比
首先,要說的是這兩種數據結構的都提供了KEY-VALUE的存儲和查找的功能。但是實現是不一樣的,map是用的紅黑樹,查詢時間復雜度為log(n)。而hash_map是用的哈希表,查詢時間復雜度理論上可以是常數,但是消耗內存大,是一種以存儲換時間的方法。
樹查找,在總查找效率上比不上hash表,但是它很穩定,它的算法復雜度不會出現波動。在一次查找中,你可以斷定它最壞的情況下其復雜度不會超過O(log2N)。而hash表就不一樣,是O(1),還是O(N),或者在其之間,你并不能把握。
三、hash_map的使用
可見,如果定義完整的hash_map,需要提供<key類型,value類型,哈希函數,key相等判斷函數,value類型內存分配器>等5個模板參數,由于后三個都有默認值,所以一般我們只需要提供前兩個。
1> 定義__gnu_cxx::hash_map<string, int> myHashMap不會出錯,然而一旦對myHashMap進行操作,就會出現編譯錯誤“instantiated from here”,這是因為gnu版本的hash_map只實現了有限的幾個hash模板函數(見第三個模板參數,這些函數在hash_fun.h中),而這些函數里包括hash<const char*>,但是不包括hash<std::string>的實例化。解決辦法是定義哈希表前自己特化一個實例,這樣編譯器就知道調用這個函數了。
namespace __gnu_cxx { template <> struct hash<string> { size_t operator()(const string &s) const { return __stl_hash_string(s.c_str()); } }; }
2> 第四個參數key相等判斷函數的意義
int main() { __gnu_cxx::hash_map<const char *, int> myHashMap; char name1[10] = "zhu"; char name2[10] = "zhu"; myHashMap[name1] = 1; __gnu_cxx::hash_map<const char *, int>::iterator it = myHashMap.find(name2); if (it == myHashMap.end()) cout << "not find" << endl; return 0; }
你會發現,雖然name1和name2都是zhu,但是插入了name1,用name2去查找時,還是查無結果。這是涉及到第四個模板參數,判斷key相等,默認的是std::equal_to,而這個函數的定義是用operator==來進行判斷的,指針的相等當然就是地址一樣了,而name1和name2的地址顯然不同。解決辦法是用自己指定的函數模板替代默認的。
#include <cstring> #include <iostream> #include <ext/hash_map> #include <backward/hash_fun.h> using namespace std; template <class _Tp> struct my_equal_to : public binary_function<_Tp, _Tp, bool> { bool operator()(const _Tp& __x, const _Tp& __y) const { return strcmp(__x, __y) == 0; } }; int main() { __gnu_cxx::hash_map<const char *, int, __gnu_cxx::hash<const char*>, my_equal_to<const char*> > myHashMap; char name1[10] = "zhu"; char name2[10] = "zhu"; myHashMap[name1] = 1; __gnu_cxx::hash_map<const char *, int, __gnu_cxx::hash<const char*>, my_equal_to<const char*> >::iterator it = myHashMap.find(name2); if (it == myHashMap.end()) cout << "not find" << endl; else cout << it->second << endl; return 0; }
用剛剛特化的hash_map<string, int>就是可以找到的,因為string重載了operator==操作符。
編譯使用-Wno-deprecated選項,不然會有backward_warning.h頭文件里的告警。
四、膚淺的對比測試(map,系統hash函數的hash_map及自寫hash函數的hash_map)
[zhuhuifeng@localhost ~]$ cat /tmp/name.txt | wc -l 25848136 #從現有的游戲數據庫里拉了561916個角色名(里面本來就有重復的),然后重復追加了幾次,變成了 #2584萬行的數據
1.系統hash函數的hash_map實現
#include <iostream> #include <fstream> #include <string> #include <ext/hash_map> using namespace std; //特化hash函數的string版本 namespace __gnu_cxx { template <> struct hash<string> { size_t operator()(const string &s) const { return __stl_hash_string(s.c_str()); } }; } //計算當前時間 void curTime() { time_t aTime = time(NULL); struct tm * curtime = localtime(&aTime); char ctemp[20]; strftime(ctemp, 20, "%Y-%m-%d %H:%M:%S" , curtime); cout<<ctemp<<endl; } int main() { __gnu_cxx::hash_map<string, int> fileMap; string temp; //存放每行的臨時字符串 int i = 0; //統計總個數 ifstream in; in.open("/tmp/name.txt", ifstream::in); if (!in) { cout << "open file failed" << endl; return 1; } curTime(); //從這里開始計時 while (in >> temp) { if (fileMap.find(temp) == fileMap.end()) { ++i; fileMap[temp] = i; } } curTime(); //計時結束 cout << i << endl; in.close(); return 0; }
#編譯 [zhuhuifeng@localhost ~]$ g++ -Wno-deprecated 3.cpp -o hashMap
2.自寫hash函數的hash_map
#include <iostream> #include <fstream> #include <string> #include <ext/hash_map> using namespace std; struct strHash{ size_t operator()(const string& str) const { unsigned long __h = 0; for (size_t i = 0 ; i < str.size() ; i ++) __h = 107*__h + str[i]; return size_t(__h); } }; void curTime() { time_t aTime = time(NULL); struct tm * curtime = localtime(&aTime); char ctemp[20]; strftime(ctemp, 20, "%Y-%m-%d %H:%M:%S" , curtime); cout<<ctemp<<endl; } int main() { __gnu_cxx::hash_map<string, int, strHash> fileMap; string temp; int i = 0; ifstream in; in.open("/tmp/name.txt", ifstream::in); if (!in) { cout << "open file failed" << endl; return 1; } curTime(); while (in >> temp) { if (fileMap.find(temp) == fileMap.end()) { ++i; fileMap[temp] = i; } } curTime(); cout << i << endl; in.close(); return 0; }
#編譯 [zhuhuifeng@localhost ~]$ g++ -Wno-deprecated 4.cpp -o strhashMap
3.STL的map
#include <iostream> #include <fstream> #include <string> #include <map> using namespace std; void curTime() { time_t aTime = time(NULL); struct tm * curtime = localtime (&aTime); char ctemp[20]; strftime(ctemp, 20, "%Y-%m-%d %H:%M:%S" , curtime); cout<<ctemp<<endl; } int main() { map<string, int> fileMap; string temp; int i = 0; ifstream in; in.open("/tmp/name.txt", ifstream::in); if (!in) { cout << "open file failed" << endl; return 1; } curTime(); while (in >> temp) { if (fileMap.find(temp) == fileMap.end()) { ++i; fileMap[temp] = i; } } curTime(); cout << i << endl; in.close(); return 0; }
#編譯 [zhuhuifeng@localhost ~]$ g++ 2.cpp -o map
4.執行查看結果
[zhuhuifeng@localhost ~]$ ./hashMap #7秒 2015-11-06 16:25:41 2015-11-06 16:25:48 459256 [zhuhuifeng@localhost ~]$ ./strhashMap #8秒,和上面的相差無幾 2015-11-06 16:25:50 2015-11-06 16:25:58 459256 [zhuhuifeng@localhost ~]$ ./map #26秒 2015-11-06 16:26:02 2015-11-06 16:26:28 459256
五、總結
這個測試僅僅是個人娛樂,并沒有什么實際價值。最后就是一句話,hash_map是基于hash_table實現的,而hash_table是把以雙刃劍,用的好效率很高O(1),用的不好奔著O(N)就去了。
六、注意hash_map死循環
這個問題簡單說來,就是gnu的實現是,內部有個_M_Cur指針指示當前位置A,每次計算operator++,都用當前位置的key調用hash函數計算下一個位置B,如果key傳入hash_map以后,又在外部將其內容破壞,導致hash函數計算后的B位置在A位置之前,那么從B到達A以后,又會跳回B,形成B-A區間的死循環。
#include <iostream> #include <cstring> #include <ext/hash_map> using namespace std; int main() { __gnu_cxx::hash_map<char *, int> hashMap; char name[10] = "zhu"; hashMap.insert(pair<char *, int>(name, 1)); strncpy(name, "wang", 10); //在外部改變了已經傳入hash_map中的key,導致死循環 for (__gnu_cxx::hash_map<char *, int>::iterator it = hashMap.begin(); it != hashMap.end(); ++it) { cout << it->first << " " << it->second << endl; } return 0; }
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