C++ 中各种map的使用
来源：互联网 发布：snmp网络管理 编辑：程序博客网 时间：2024/06/10 07:40
C＋＋中有很多中key-value形式的容器，map／hash_map／unordered_map／vector_map。下面讲述各个map的使用及其区别。
首先，map的基本使用方法如下：
- #include <iostream>
- #include <map>
- using namespace std;
-
- typedef std::map<int, string> Map;
- typedef Map::iterator MapIt;
-
- int main()
- {
- Map *map = new Map();
- int key;
- string value;
- while(cin>>key>>value)
- {
- map->insert(make_pair(key, value));
- }
- for(MapIt it = map->begin(); it != map->end(); ++it)
- cout<<"key:"<<it->first<<" value:"<<it->second<<endl;
- delete map;
- return 0;
- }
vector_map在C＋＋中没有实现，想使用可以自己实现。其基本思想在于使用vector来保存数据，插入完成后进行排序，然后使用而分查找进行查询。这样在先插入后查询的条件下，性能会比map好很多。原因主要在一下几个方面。
- vector使用线性存储，map是二叉树形状，所以vector的局部性更好。
- vector可以一次分配很大的内存，而map需要每次分配一个节点，而且map中相对于vector有很多冗余数据，比如指向子节点的指针。
- vector是插入完成后统一进行排序，而map每次insert都有一次查找和树的旋转。
- vector_map是二分查找，查找时间稳定在O(lg(n))，而map的存储结构是红黑树，查找时间为O(lg(n))-O(2*log(n))。
map的key可以是自定义数据结构，但是需要重载<运算符。如下代码所示：
- typedef struct _Key
- {
- _Key(int *p, int l)
- {
- len_ = l;
- for(int i = 0; i < l; ++i)
- p_[i] = p[i];
- }
- bool operator<(const _Key &rs) const
- {
- if(len_ == rs.len_)
- {
- for(int i = 0; i < len_; ++i)
- return p_[i] < rs.p_[i];
- return false;
- }
- else
- return len_ < rs.len_;
- }
- int p_[MaxLen];
- int len_;
- }Key;
- typedef std::map<Key, vector<int> *> MyMap;
需要注意的是，重载函数必须为const的。
当然，你也可以这么做：
- typedef struct _Key
- {
- _Key(int *p, int l)
- {
- len_ = l;
- for(int i = 0; i < l; ++i)
- p_[i] = p[i];
- }
- int p_[MaxLen];
- int len_;
- }Key;
- typedef struct _KeyCmp
- {
- bool operator()(const Key &ls, const Key &rs)
- {
- if(ls.len_ == rs.len_)
- {
- for(int i = 0; i < ls.len_; ++i)
- return ls.p_[i] < rs.p_[i];
- return false;
- }
- else
- return ls.len_ < rs.len_;
- }
- }KeyCmp;
- typedef std::map<Key, vector<int> *, KeyCmp> MyMap;
与上面有相同的效果。
hash_map，STL中的实现叫做unordered_map，都是基于hash_table实现的。首先，分配一大片内存，形成很多桶。利用hash函数，将key映射到不同的桶中，当然，也有可能会有两个不同的key映射到同一个桶中，这是，就需要判别函数来进行查找了。所以，hash_map的key需要两个条件，一个是hash函数，获得映射到的桶的值，另外一个是equal_to函数，判定两个key是否相等。显然，当每个桶里的元素个数比较平均且比较少的时候，查询性能比较高。
使用样例如下：
- #include <string>
- #include <iostream>
- #include <ext/hash_map>
- using namespace std;
- using namespace __gnu_cxx;
-
- struct str_hash
- {
- size_t operator()(const string &s) const
- {
- return __stl_hash_string(s.c_str());
- }
- };
-
- struct str_compare
- {
- int operator()(const string &a, const string &b) const
- {
- return (a==b);
- }
- };
- typedef hash_map<string, string, str_hash, str_compare> StrMap;
-
- int main()
- {
- StrMap strMap;
- string a,b;
- cout<<"插入:"<<endl;
- while(cin>>a>>b)
- {
- if(a.length() <= 1)
- break;
- strMap.insert(make_pair(a,b));
- }
- cout<<"查询:"<<endl;
- while(cin>>a)
- {
- if(a.length() <= 1)
- break;
- if(strMap.find(a) != strMap.end())
- cout<<strMap[a]<<endl;
- else
- cout<<"not found"<<endl;
- }
- return 0;
- }
- ***@ubuntu:~/Maps$ g++ -o hm hash_map.cpp
- In file included from /usr/include/c++/4.6/ext/hash_map:61:0,
- from hash_map.cpp:3:
- /usr/include/c++/4.6/backward/backward_warning.h:33:2: 警告： #warning This file includes at least one deprecated or antiquated header which may be removed without further notice at a future date. Please use a non-deprecated interface with equivalent functionality instead. For a listing of replacement headers and interfaces, consult the file backward_warning.h. To disable this warning use -Wno-deprecated. [-Wcpp]
unordered_map和hash_map的使用方式差不多，如下所示：
- #include <iostream>
- #include <unordered_map>
- #include <string>
- using namespace std;
-
- unsigned int JSHash(const char *str)
- {
- unsigned int hash = 1315423911;
- while(*str)
- {
- hash ^= ((hash<< 5) + (*str++) + (hash>>2));
- }
- return (hash & 0x7FFFFFFF);
- }
-
- struct StrHash
- {
- size_t operator()(const string &s) const
- {
- return JSHash(s.c_str());
- }
- };
- struct StrCompare
- {
- bool operator()(const string &a, const string &b) const
- {
- return a==b;
- }
- };
- typedef unordered_map<string, string, StrHash, StrCompare> MyMap;
- int main()
- {
- MyMap mymap;
- string a,b;
- while(cin>>a>>b)
- {
- mymap[a] = b;
- }
- for(MyMap::iterator it = mymap.begin(); it != mymap.end(); ++it)
- cout<<it->first<<" "<<it->second<<endl;
- return 0;
- }
如果直接g++不带其他参数编译的话，会提示错误：
- ***@ubuntu:~/Maps$ g++ -o um unordered_map.cpp
- In file included from /usr/include/c++/4.6/unordered_map:35:0,
- from unordered_map.cpp:2:
- /usr/include/c++/4.6/bits/c++0x_warning.h:32:2: 错误： #error This file requires compiler and library support for the upcoming ISO C++ standard, C++0x. This support is currently experimental, and must be enabled with the -std=c++0x or -std=gnu++0x compiler options.
- unordered_map.cpp:30:9: 错误： ‘unordered_map’不是一个类型名
- unordered_map.cpp: 在函数‘int main()’中:
- unordered_map.cpp:33:2: 错误： ‘MyMap’在此作用域中尚未声明
- unordered_map.cpp:33:8: 错误： expected ‘;’ before ‘mymap’
- unordered_map.cpp:37:3: 错误： ‘mymap’在此作用域中尚未声明
- unordered_map.cpp:39:6: 错误： ‘MyMap’既不是类也不是命名空间
- unordered_map.cpp:39:22: 错误： expected ‘;’ before ‘it’
- unordered_map.cpp:39:42: 错误： ‘it’在此作用域中尚未声明
- unordered_map.cpp:39:48: 错误： ‘mymap’在此作用域中尚未声明
总体来说，hash_map的查找速度比map要快，因为hash_map的查找速度与数据量大小无关，属于常数级别。map的查找速度是log(n)级别。但是hash_map每次查找都需要执行hash函数，所以也比较耗时。而且，hash_map很多桶中可能都没有元素，所以内存利用率不高。
所以，选择map的时候，需要从三个方面考虑：应用场景／内存占用／查找速度。
本次总结到此完毕，如有不详尽之处或错误，请多多指教。
参考链接：
http://www.cnblogs.com/Frandy/archive/2011/07/26/Hash_map_Unordered_map.html
http://yujiawei.iteye.com/blog/409774
http://www.189works.com/article-7126-1.html
