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unordered_map和set

news 2025/7/19 2:50:08

前言：本篇文章继续分享新的容器unordered_map和set。前边我们分享过map和set，其底层为红黑树，而unordered_map和set的底层则为哈希表，因此在unordered_map和set的实现中，我们可以效仿许多在map和set的中就分享过的一些知识，所以在本篇文章中，就不对分享过的知识进行重复讲解。

而unordered_map和set与map和set的区别，即为红黑树和哈希表的区别。

一.修改hash

二.迭代器

三.完整代码

1.unordered_map

2.unordered_set

四.总结

一.修改hash

我们所实现的普通哈希表肯定是无法直接拿来作为unordered_map和set的底层代码的，所以我们需要对其进行优化修改，完整代码如下：

template<class K>
struct HashFunc
{size_t operator()(const K& key){return (size_t)key;}
};struct HashStringFunc
{size_t operator()(const string& s){size_t hash = 0;for (auto e : s){hash += e;}return hash;}
};namespace hash_bucket
{template<class T>struct HashNode{T _data;HashNode<T>* _next;HashNode(const T& data):_data(data), _next(nullptr){}};//前置声明template<class K, class T, class KeyOfT, class Hash>class HashTable;template<class K, class T, class KeyOfT, class Hash>struct __Iterator{typedef HashNode<T> Node;typedef __Iterator<K, T, KeyOfT, Hash> Self;Node* _node;HashTable<K, T, KeyOfT, Hash>* _pht;__Iterator(Node* node, HashTable<K, T, KeyOfT, Hash>* pht):_node(node),_pht(pht){}T& operator*(){return _node->_data;}T* operator->(){return &_node->_data;}Self& operator++(){if (_node->_next)//当前桶没走完，找到下一个节点_node = _node->_next;else{//当前桶走完了，找下一个不为空的桶的第一个节点KeyOfT kot;Hash hs;size_t i = hs(kot(_node->_data)) % _pht->_tables.size();i++;for (; i < _pht->_tables.size(); i++){if (_pht->_tables[i])break;}if (i == _pht->_tables.size())//所有桶都走完了，置nullptr_node = nullptr;else_node = _pht->_tables[i];}return *this;}bool operator!=(const Self& s){return _node != s._node;}};template<class K, class T, class KeyOfT, class Hash>class HashTable{typedef HashNode<T> Node;public://友元template<class K, class T, class KeyOfT, class Hash>friend struct __Iterator;typedef __Iterator<K, T, KeyOfT, Hash> iterator;iterator begin(){for (size_t i = 0; i < _tables.size(); i++){Node* cur = _tables[i];if (cur){return iterator(cur, this);}}return end();}iterator end(){return iterator(nullptr, this);}HashTable(){_tables.resize(10, nullptr);_n = 0;}~HashTable(){for (size_t i = 0; i < _tables.size(); i++){Node* cur = _tables[i];while (cur){Node* next = cur->_next;delete cur;cur = next;}_tables[i] = nullptr;}}//插入pair<iterator,bool> Insert(const T& data){KeyOfT kot;Hash hs;//判断是否存在iterator it = Find(kot(data));if (it != end())return make_pair(it,false);//扩容if (_n == _tables.size()){vector<Node*> newtables(_tables.size() * 2, nullptr);for (size_t i = 0; i < _tables.size(); i++){Node* cur = _tables[i];while (cur){Node* next = cur->_next;size_t hashi = hs(kot(cur->_data)) % newtables.size();cur->_next = newtables[hashi];newtables[hashi] = cur;cur = next;}_tables[i] = nullptr;}_tables.swap(newtables);}size_t hashi = hs(kot(data)) % _tables.size();Node* newnode = new Node(data);//头插newnode->_next = _tables[hashi];_tables[hashi] = newnode;++_n;return make_pair(iterator(newnode,this), false);}//寻找iterator Find(const K& key){KeyOfT kot;Hash hs;size_t hashi = hs(key) % _tables.size();Node* cur = _tables[hashi];while (cur){if (kot(cur->_data) == key)return iterator(cur,this);cur = cur->_next;}return end();}bool Erase(const K& key){KeyOfT kot;Hash hs;size_t hashi = hs(key) % _tables.size();Node* cur = _tables[hashi];Node* prev = nullptr;while (cur){if (kot(cur->_data) == key){//删除的是第一个节点if (prev == nullptr){_tables[hashi] = cur->_next;}else{prev->_next = cur->_next;}delete cur;}else{prev = cur;cur = cur->_next;}}return false;}private:vector<Node*> _tables;//指针数组size_t _n;};}

这其中包括只对key进行操作的修改，以及当插入的元素为string型时对其进行的特殊处理。都是我们之前所分享过的知识。下面我们重点来看迭代器。

二.迭代器

先来看整体结构：

template<class K, class T, class KeyOfT, class Hash>struct __Iterator{typedef HashNode<T> Node;typedef __Iterator<K, T, KeyOfT, Hash> Self;Node* _node;HashTable<K, T, KeyOfT, Hash>* _pht;__Iterator(Node* node, HashTable<K, T, KeyOfT, Hash>* pht):_node(node),_pht(pht){}T& operator*(){return _node->_data;}T* operator->(){return &_node->_data;}Self& operator++(){if (_node->_next)//当前桶没走完，找到下一个节点_node = _node->_next;else{//当前桶走完了，找下一个不为空的桶的第一个节点KeyOfT kot;Hash hs;size_t i = hs(kot(_node->_data)) % _pht->_tables.size();i++;for (; i < _pht->_tables.size(); i++){if (_pht->_tables[i])break;}if (i == _pht->_tables.size())//所有桶都走完了，置nullptr_node = nullptr;else_node = _pht->_tables[i];}return *this;}bool operator!=(const Self& s){return _node != s._node;}};

其中最为重要的莫过于++运算符的重载，因为我们的哈希表是闭散列的哈希桶，所以是以指针数组作为底层。

在执行++操作时，需要先判断当前节点的next是否存在，存在就直接为next节点，不存在就说明当前节点已经是其所属的桶里的最后一个节点，那么接下来的操作就是去寻找下一个不为空的桶的第一个节点。

此时我们需要先计算出当前节点在数组中的位置，然后通过循环判断其后边的位置是否存在桶，如果存在，就返回新桶的第一个节点，不存在，就说明所有的桶都走完了，此时返回空指针nullptr。

三.完整代码

1.unordered_map

#include"hash.h"
namespace Myunordered_map
{template<class K,class V, class Hash = HashFunc<K>>class unordered_map{struct MapKeyOfT{const K& operator()(const pair<K, V>& kv){return kv.first;}};public:typedef typename hash_bucket::HashTable<K, pair<const K, V>, MapKeyOfT, Hash>::iterator iterator;iterator begin(){return _ht.begin();}iterator end(){return _ht.end();}V& operator[](const K& key){pair<iterator, bool> ret = insert(make_pair(key, V()));return ret.first->second;}pair<iterator, bool> insert(const pair<K, V>& kv){return _ht.Insert(kv);}private:hash_bucket::HashTable<K, pair<const K, V>, MapKeyOfT, Hash> _ht;};
}

2.unordered_set

#include"hash.h"
namespace Myunordered_set
{template<class K, class Hash = HashFunc<K>>class unordered_set{struct SetKeyOfT{const K& operator()(const K& key){return key;}};public:typedef typename hash_bucket::HashTable<K, const K, SetKeyOfT, Hash>::iterator iterator;iterator begin(){return _ht.begin();}iterator end(){return _ht.end();}pair<iterator, bool> insert(const K& key){return _ht.Insert(key);}private:hash_bucket::HashTable<K, const K, SetKeyOfT, Hash> _ht;};
}