【C++】哈希对unordered_map和unodered_set的封装

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文章目录

  • 前言
  • 一.哈希表的修改
  • 二.封装map和set
  • 三.普通迭代器
  • 四.const迭代器
  • 五.insert返回值，operator[]和key不能修改的问题
  • 总结

前言

  在前面的学习里面，我们完成了红黑树对map和set的封装，今天我们就用哈希里面的开散列对unordered_map和unodered_set进行封装。其实哈希的封装和红黑树的封装是非常相像的，所以我们这里简单道来。

一.哈希表的修改

  和红黑树一样，我们把模板参数改成：

template<class K,class T,class KeyOfT,class HashFunc = DefaultHashFunc<K>>
class HashTable
{}

K：关键码类型
T：对于unordered_map，T就是有个键值对；对于unordered_set，T就是Key。
keyOfT：取出元素（主要是为unordered_map设计）
HashFunc：仿函数，将key转换成整数，才能进行取模。
结点改为：

template<class T>struct HashNode{T _data;HashNode<T>* _next=nullptr;HashNode(const T& data):_data(data){}};

二.封装map和set

对于map和set，我们也是直接修改一下模板传过来的值就可以了。

三.普通迭代器

template<class K, class T,class Ptr,class Ref, class KeyOfT, class  HashFunc>struct HTIterator{public:typedef HashNode<T> Node;typedef HTIterator<K, T,Ptr,Ref, KeyOfT, HashFunc> Self;typedef HTIterator<K, T, T*, T&, KeyOfT, HashFunc> iterator;Node* _node;HashTable <K, T, KeyOfT, HashFunc>* _pht;HTIterator(Node* node, HashTable <K,T,KeyOfT, HashFunc>* pht) :_node(node),_pht(pht){}Ref operator*(){return _node->_data;}Ptr operator->(){return &(_node->_data);}bool operator!=(const Self& t){return _node != t._node;}};

在这里对于迭代器的++操作，要寻找下一个元素就有两种情况，链表的下一个或者下一个哈希桶，所以这里为了找到下一个哈希桶，就要把哈希传过来，所以这里要传哈希的指针，为了使迭代器可以写出哈希的指针，这里的迭代器的模板参数也要有keyofT和hashfunc。

	Self& operator++(){if (_node->_next){_node = _node->_next;}else{KeyOfT kot;HashFunc hf;size_t hashi = hf(kot(_node->_data)) % _pht->_table.size();hashi++;while (hashi < _pht->_table.size()){if (_pht->_table[hashi]){_node = _pht->_table[hashi];return *this;}hashi++;}_node = nullptr;}return *this;}

四.const迭代器

  随后我们就可以构造出const迭代器了。随后我们就要写出用普通迭代器构造const迭代器的构造函数。并且这里要在hashtable之前使用hashtable，就要先申明一下：

//这里就别写= DefaultHashFunc<K> 了，不然会保错：重定义参数template<class K, class T, class KeyOfT, class  HashFunc>class HashTable;template<class K, class T,class Ptr,class Ref, class KeyOfT, class  HashFunc>struct HTIterator{public:typedef HashNode<T> Node;typedef HTIterator<K, T,Ptr,Ref, KeyOfT, HashFunc> Self;typedef HTIterator<K, T, T*, T&, KeyOfT, HashFunc> iterator;Node* _node;//这里如果传过来的是const类型的pht，权限会放大，所以说要改成下面的情况：//HashTable <K, T, KeyOfT, HashFunc>* _pht;/*HTIterator(Node* node, HashTable <K,T,KeyOfT, HashFunc>* pht) :_node(node),_pht(pht){}*///因为在这里我们对于这个哈希桶不会进行修改，所以直接用const修饰，这样只会出现权限的缩小或平移const HashTable <K, T, KeyOfT, HashFunc>* _pht;HTIterator(Node* node, const HashTable <K, T, KeyOfT, HashFunc>* pht) :_node(node), _pht(pht){}HTIterator(const iterator& it) :_node(it._node), _pht(it._pht){}Ref operator*(){return _node->_data;}Ptr operator->(){return &(_node->_data);}Self& operator++(){if (_node->_next){_node = _node->_next;}else{KeyOfT kot;HashFunc hf;size_t hashi = hf(kot(_node->_data)) % _pht->_table.size();hashi++;while (hashi < _pht->_table.size()){if (_pht->_table[hashi]){_node = _pht->_table[hashi];return *this;}hashi++;}_node = nullptr;}return *this;}bool operator!=(const Self& t){return _node != t._node;}};

五.insert返回值，operator[]和key不能修改的问题

  这里和红黑树封装map和set类似，就不用多说了。下面看看完整代码：

#pragma once
#include<vector>
#include<iostream>
using namespace std;template<class T>
class DefaultHashFunc
{
public:size_t operator()(const T& key){return (size_t)key;}
};template<>
class DefaultHashFunc<string>
{
public:size_t operator()(const string& key){size_t value = 1;for (auto& e : key){value *= 131;value += e;}return value;}
};
namespace hash_bucket
{template<class T>struct HashNode{T _data;HashNode<T>* _next=nullptr;HashNode(const T& data):_data(data){}};//这里就别写== DefaultHashFunc<K> 了，不然会保错：重定义参数template<class K, class T, class KeyOfT, class  HashFunc >class HashTable;template<class K, class T,class Ptr,class Ref, class KeyOfT, class  HashFunc>struct HTIterator{public:typedef HashNode<T> Node;typedef HTIterator<K, T,Ptr,Ref, KeyOfT, HashFunc> Self;typedef HTIterator<K, T, T*, T&, KeyOfT, HashFunc> iterator;Node* _node;//这里如果传过来的是const类型的pht，权限会放大，所以说要改成下面的情况：//HashTable <K, T, KeyOfT, HashFunc>* _pht;/*HTIterator(Node* node, HashTable <K,T,KeyOfT, HashFunc>* pht) :_node(node),_pht(pht){}*///因为在这里我们对于这个哈希桶不会进行修改，所以直接用const修饰，这样只会出现权限的缩小或平移const HashTable <K, T, KeyOfT, HashFunc>* _pht;HTIterator(Node* node, const HashTable <K, T, KeyOfT, HashFunc>* pht) :_node(node), _pht(pht){}HTIterator(const iterator& it) :_node(it._node), _pht(it._pht){}Ref operator*(){return _node->_data;}Ptr operator->(){return &(_node->_data);}Self& operator++(){if (_node->_next){_node = _node->_next;}else{KeyOfT kot;HashFunc hf;size_t hashi = hf(kot(_node->_data)) % _pht->_table.size();hashi++;while (hashi < _pht->_table.size()){if (_pht->_table[hashi]){_node = _pht->_table[hashi];return *this;}hashi++;}_node = nullptr;}return *this;}bool operator!=(const Self& t){return _node != t._node;}};template<class K,class T, class KeyOfT,class HashFunc= DefaultHashFunc<K> >class HashTable{typedef HashNode<T> Node;//友员声明template<class K, class T, class Ptr,class Ref,class KeyOfT, class HashFunc>friend struct HTIterator;public:HashTable(){_table.resize(10,nullptr);}~HashTable(){for (int i = 0; i < _table.size(); i++){Node* cur = _table[i];while (cur){Node* next = cur->_next;delete cur;cur = next;}_table[i] = nullptr;}}typedef HTIterator<K, T,T*,T&, KeyOfT, HashFunc>  iterator;typedef HTIterator<K, T, const T*, const T&, KeyOfT, HashFunc>  const_iterator;iterator begin(){for (int i = 0; i < _table.size(); i++){if (_table[i]){return iterator(_table[i], this);}}return iterator(nullptr, this);}iterator end(){return iterator(nullptr, this);}const_iterator begin() const{for (int i = 0; i < _table.size(); i++){if (_table[i]){return const_iterator(_table[i], this);}}return const_iterator(nullptr, this);}const_iterator end() const{return const_iterator(nullptr, this);}pair<iterator,bool> Insert(const T& data){KeyOfT kot;auto it = Find(kot(data));if (it!=end()){return make_pair(it,true);}HashFunc hf;if (_table.size() == _n){//扩容HashTable newhash;size_t newsize = _table.size() * 2;newhash._table.resize(newsize);for (int i = 0; i < _table.size(); i++){Node* cur = _table[i];while (cur){Node* next = cur->_next;size_t hashi = hf(kot(cur->_data)) % newsize;cur->_next = newhash._table[i];newhash._table[i] = cur;cur = next;}_table[i] = nullptr;}_table.swap(newhash._table);}size_t hashi = hf(kot(data)) % _table.size();Node* cur = new Node(data);cur->_next = _table[hashi];_table[hashi] = cur;_n++;return make_pair(iterator(cur,this),false);}iterator Find(const K& key){HashFunc hf;KeyOfT kot;size_t hashi = hf(key) % _table.size();Node* cur = _table[hashi];while (cur){if (kot(cur->_data) == key){return iterator(cur,this);}cur = cur->_next;}return end();}bool Erase(const K& key){HashFunc hf;KeyOfT kot;size_t hashi = hf(key) % _table.size();Node* cur = _table[hashi];Node* prev = nullptr;while (cur){if (kot(cur->_data) ==key){if (prev == nullptr){_table[hashi] = cur->_next;}else{prev->_next = cur->_next;}delete cur;cur = nullptr;return true;}prev = cur;cur = cur->_next;}return false;}void Print(){for (int i = 0; i < _table.size(); i++){printf("[%d]: ", i);Node* cur = _table[i];while (cur){cout << "("<<cur->_kv.first << ":" << cur->_kv.second<<")" << " ->";cur = cur->_next;}printf("NULL\n");}}private:vector<Node*>  _table;size_t _n=0;};
}

set的封装：

namespace zxr
{template<class K>class unordered_set{private:struct SetKeyOfT{const K& operator()(const K& key){return key;}};hash_bucket::HashTable<K, K,SetKeyOfT> _ht;public:typedef typename hash_bucket::HashTable<K, K, SetKeyOfT>::const_iterator iterator;typedef typename hash_bucket::HashTable<K, K, SetKeyOfT>::const_iterator const_iterator;iterator begin()const{return _ht.begin();}iterator end()const{return _ht.end();}pair<iterator,bool> insert(const K&data){pair<typename hash_bucket::HashTable<K, K, SetKeyOfT>::iterator, bool> it= _ht.Insert(data);return pair<iterator,bool>(it.first, it.second);}bool erase(const K& key){return _ht.Erase(key);}bool find(const K& key){return _ht.Find(key);}};
}

map的封装：

namespace zxr
{template<class K,class V>class unordered_map{private:struct MapKeyOfT{const K& operator()(const pair<const K,V>& kv){return kv.first;}};hash_bucket::HashTable<K, pair<const K,V>, MapKeyOfT> _ht;public:typedef typename hash_bucket::HashTable<K, pair<const K, V>, MapKeyOfT>::iterator iterator;typedef typename hash_bucket::HashTable<K, pair<const K, V>, MapKeyOfT>::const_iterator const_iterator;iterator begin(){return _ht.begin();}iterator end(){return _ht.end();}const_iterator begin()const{return _ht.begin();}const_iterator end()const{return _ht.end();}pair<iterator,bool> insert(const pair<const K,V>& data){return _ht.Insert(data);}V& operator [](const K& key){auto it = insert(make_pair(key,V()));return it.first->second;}bool erase(const K& key){return _ht.Erase(key);}bool find(const K& key){return _ht.Find(key);}};
}

总结

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  在这里我们在讲几个之前没理解的点，我们的迭代器在平时可以用const迭代器来介绍迭代器，就是因为库里面已经写了用普通迭代器构造const迭代器的构造函数，随意我们才能理所当然的使用。
这里要强调的还是，同一模板传了不同参数，此时就生成了两个不同的类型，无论模板参数是const还是普通，都不在是同一个类型了。
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封装的过程都是这样的：
1、哈希表
2、封装map和set
3、普通迭代器
4、const迭代器
5、insert返回值 operator[]
6、key不能修改的问题

  更新不易，辛苦各位小伙伴们动动小手，👍三连走一走💕💕 ~ ~ ~ 你们真的对我很重要！最后，本文仍有许多不足之处，欢迎各位认真读完文章的小伙伴们随时私信交流、批评指正！

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