爲什麼需要hash_map
用過map吧？map提供一個很常用的功能，那就是提供key-value的存儲和查找功能。例如，我要記錄一個人名和相應的存儲，而且隨時增加，要快速查找和修改：
這些信息如果保存下來並不複雜，但是找起來比較麻煩。例如我要找"張三丰"的信息，最傻的方法就是取得所有的記錄，然後按照名字一個一個比較。如果要速度快，就需要把這些記錄按照字母順序排列，然後按照二分法查找。但是增加記錄的時候同時需要保持記錄有序，因此需要插入排序。考慮到效率，這就需要用到二叉樹。講下去會沒完沒了，如果你使用STL 的map容器，你可以非常方便的實現這個功能，而不用關心其細節。關於map的數據結構細節，感興趣的朋友可以參看學習STL
map, STL set之數據結構基礎。看看map的實現:
不覺得用起來很easy嗎？而且效率很高，100萬條記錄，最多也只要20次的string.compare的比較，就能找到你要找的記錄;200萬條記錄事，也只要用21次的比較。
夠簡單，和map使用方法一樣。這時你或許會問？hash函數和比較函數呢？不是要指定麼？你說對了，但是在你沒有指定hash函數和比較函數的時候，你會有一個缺省的函數，看看hash_map的聲明，你會更加明白。下面是SGI STL的聲明：
也就是說，在上例中，有以下等同關係：
Alloc我們就不要取關注太多了(希望深入瞭解Allocator的朋友可以參看標準庫 STL ：Allocator能做什麼)
原來是個函數對象。在SGI STL中，提供了以下hash函數：
也就是說，如果你的key使用的是以上類型中的一種，你都可以使用缺省的hash函數。當然你自己也可以定義自己的hash函數。對於自定義變量，你只能如此，例如對於string，就必須自定義hash函數。例如：
在聲明自己的哈希函數時要注意以下幾點：
其他用法都不用邊。當然不要忘了吧str_hash的聲明以及頭文件改爲hash_map。
如果你使用一個自定義的數據類型，如struct mystruct, 或者const char* 的字符串，如何使用比較函數？使用比較函數，有兩種方法. 第一種是：重載==操作符，利用equal_to;看看下面的例子：
這樣，就可以使用equal_to< mystruct>作爲比較函數了。另一種方法就是使用函數對象。自定義一個比較函數體：
有了compare_str，就可以使用hash_map了。
嶽不羣－華山派掌門人，人稱君子劍 張三丰－武當掌門人，太極拳創始人 東方不敗－第一高手，葵花寶典 ...
#include <map> #include <string> using namespace std; ... map<string, string> namemap; //增加。。。 namemap["嶽不羣"]="華山派掌門人，人稱君子劍"; namemap["張三丰"]="武當掌門人，太極拳創始人"; namemap["東方不敗"]="第一高手，葵花寶典"; ... //查找。。 if(namemap.find("嶽不羣") != namemap.end()){ ... }
速度永遠都滿足不了現實的需求。如果有100萬條記錄，我需要頻繁進行搜索時，20次比較也會成爲瓶頸，要是能降到一次或者兩次比較是否有可能？而且當記錄數到200萬的時候也是一次或者兩次的比較，是否有可能？而且還需要和map一樣的方便使用。
答案是肯定的。這時你需要has_map. 雖然hash_map目前並沒有納入C++ 標準模板庫中，但幾乎每個版本的STL都提供了相應的實現。而且應用十分廣泛。在正式使用hash_map之前，先看看hash_map的原理。
1 數據結構：hash_map原理
這是一節讓你深入理解hash_map的介紹，如果你只是想囫圇吞棗，不想理解其原理，你倒是可以略過這一節，但我還是建議你看看，多瞭解一些沒有壞處。hash_map基於hash table（哈希表）。 哈希表最大的優點，就是把數據的存儲和查找消耗的時間大大降低，幾乎可以看成是常數時間；而代價僅僅是消耗比較多的內存。然而在當前可利用內存越來越多的情況下，用空間換時間的做法是值得的。另外，編碼比較容易也是它的特點之一。
其基本原理是：使用一個下標範圍比較大的數組來存儲元素。可以設計一個函數（哈希函數，也叫做散列函數），使得每個元素的關鍵字都與一個函數值（即數組下標，hash值）相對應，於是用這個數組單元來存儲這個元素；也可以簡單的理解爲，按照關鍵字爲每一個元素“分類”，然後將這個元素存儲在相應“類”所對應的地方，稱爲桶。
但是，不能夠保證每個元素的關鍵字與函數值是一一對應的，因此極有可能出現對於不同的元素，卻計算出了相同的函數值，這樣就產生了“衝突”，換句話說，就是把不同的元素分在了相同的“類”之中。 總的來說，“直接定址”與“解決衝突”是哈希表的兩大特點。
hash_map，首先分配一大片內存，形成許多桶。是利用hash函數，對key進行映射到不同區域（桶）進行保存。其插入過程是：
- 得到key
- 通過hash函數得到hash值
- 得到桶號(一般都爲hash值對桶數求模)
- 存放key和value在桶內。
- 得到key
- 通過hash函數得到hash值
- 得到桶號(一般都爲hash值對桶數求模)
- 比較桶的內部元素是否與key相等，若都不相等，則沒有找到。
- 取出相等的記錄的value。
由此可見，要實現哈希表, 和用戶相關的是：hash函數和比較函數。這兩個參數剛好是我們在使用hash_map時需要指定的參數。
2 hash_map 使用
2.1 一個簡單實例
不要着急如何把"嶽不羣"用hash_map表示，我們先看一個簡單的例子：隨機給你一個ID號和ID號相應的信息，ID號的範圍是1～2的31次方。如何快速保存查找。#include <hash_map> #include <string> using namespace std; int main(){ hash_map<int, string> mymap; mymap[9527]="唐伯虎點秋香"; mymap[1000000]="百萬富翁的生活"; mymap[10000]="白領的工資底線"; ... if(mymap.find(10000) != mymap.end()){ ... }
template <class _Key, class _Tp, class _HashFcn = hash<_Key>, class _EqualKey = equal_to<_Key>, class _Alloc = __STL_DEFAULT_ALLOCATOR(_Tp) > class hash_map { ... }
... hash_map<int, string> mymap; //等同於: hash_map<int, string, hash<int>, equal_to<int> > mymap;
2.2 hash_map 的hash函數
hash< int>到底是什麼樣子？看看源碼:struct hash<int> { size_t operator()(int __x) const { return __x; } };
struct hash<char*> struct hash<const char*> struct hash<char> struct hash<unsigned char> struct hash<signed char> struct hash<short> struct hash<unsigned short> struct hash<int> struct hash<unsigned int> struct hash<long> struct hash<unsigned long>
struct str_hash{ size_t operator()(const string& str) const { unsigned long __h = 0; for (size_t i = 0 ; i < str.size() ; i ++) __h = 5*__h + str[i]; return size_t(__h); } }; //如果你希望利用系統定義的字符串hash函數，你可以這樣寫： struct str_hash{ size_t operator()(const string& str) const { return return __stl_hash_string(str.c_str()); } };
- 使用struct，然後重載operator().
- 返回是size_t
- 參數是你要hash的key的類型。
- 函數是const類型的。
現在可以對開頭的"嶽不羣"進行哈希化了 
. 直接替換成下面的聲明即可：
map<string, string> namemap; //改爲： hash_map<string, string, str_hash> namemap;
你或許會問：比較函數呢？彆着急，這裏就開始介紹hash_map中的比較函數。
2.3 hash_map 的比較函數
在map中的比較函數，需要提供less函數。如果沒有提供，缺省的也是less< Key> 。在hash_map中，要比較桶內的數據和key是否相等，因此需要的是是否等於的函數:equal_to< Key> 。先看看equal_to的源碼：//本代碼可以從SGI STL //先看看binary_function 函數聲明，其實只是定義一些類型而已。 template <class _Arg1, class _Arg2, class _Result> struct binary_function { typedef _Arg1 first_argument_type; typedef _Arg2 second_argument_type; typedef _Result result_type; }; //看看equal_to的定義： template <class _Tp> struct equal_to : public binary_function<_Tp,_Tp,bool> { bool operator()(const _Tp& __x, const _Tp& __y) const { return __x == __y; } };
struct mystruct{ int iID; int len; bool operator==(const mystruct & my) const{ return (iID==my.iID) && (len==my.len) ; } };
struct compare_str{ bool operator()(const char* p1, const char*p2) const{ return strcmp(p1,p2)==0; } };
typedef hash_map<const char*, string, hash<const char*>, compare_str> StrIntMap; StrIntMap namemap; namemap["嶽不羣"]="華山派掌門人，人稱君子劍"; namemap["張三丰"]="武當掌門人，太極拳創始人"; namemap["東方不敗"]="第一高手，葵花寶典";
2.4 hash_map 函數
hash_map的函數和map的函數差不多。具體函數的參數和解釋，請參看：STL 編程手冊：Hash_map，這裏主要介紹幾個常用函數。- hash_map(size_type n) 如果講究效率，這個參數是必須要設置的。n 主要用來設置hash_map 容器中hash桶的個數。桶個數越多，hash函數發生衝突的概率就越小，重新申請內存的概率就越小。n越大，效率越高，但是內存消耗也越大。
- const_iterator find(const key_type& k) const. 用查找，輸入爲鍵值，返回爲迭代器。
- data_type& operator[](const key_type& k) . 這是我最常用的一個函數。因爲其特別方便，可像使用數組一樣使用。不過需要注意的是，當你使用[key ]操作符時，如果容器中沒有key元素，這就相當於自動增加了一個key元素。因此當你只是想知道容器中是否有key元素時，你可以使用find。如果你希望插入該元素時，你可以直接使用[]操作符。
- insert 函數。在容器中不包含key值時，insert函數和[]操作符的功能差不多。但是當容器中元素越來越多，每個桶中的元素會增加，爲了保證效率，hash_map會自動申請更大的內存，以生成更多的桶。因此在insert以後，以前的iterator有可能是不可用的。
- erase 函數。在insert的過程中，當每個桶的元素太多時，hash_map可能會自動擴充容器的內存。但在sgi stl中是erase並不自動回收內存。因此你調用erase後，其他元素的iterator還是可用的。
最後，希望各位看官瞭解hash_map與map的區別:
hash_map用了hash排序，耗內存，但是添加和查找速度快
map用了紅黑樹原理（紅黑樹特性是：最壞情況最優查找）
轉載地址爲：http://blog.163.com/huchengsz@126/blog/static/734837452009112044159345/
