CPP中的hash [more cpp-7]

本文主要是介绍CPP中的hash [more cpp-7]，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

写在前面

hash 在英文中是弄乱的含义。在编程中，hash是一种数据技术，它把任意类型的数据通过算法，生成一串数字（hash code），实现hash的函数称为哈希函数，又称散列函数，杂凑函数。在CPP中hashcode是一个size_t类型的数字。

你可能会问？把数据弄乱有什么用？为什么我们要把数据映射到一串数字上？这又什么意义吗？我们先看看hash的性质

一般hash性质

唯一性（唯一映射）

• 理想情况下，不同的输入应该映射到不同的哈希值，这样可以确保哈希值具有唯一性。（唯一且不重复）不过，由于输入空间的大小通常远大于哈希值的输出空间，实际上可能会发生哈希冲突（即不同输入映射到相同的哈希值）。

固定长度

• 不论输入数据的长度是多少，哈希值的长度是固定的。比如，SHA-256 哈希函数总是生成 256 位的哈希值。

不可逆性（One-Way Property）

• 不可逆性: 哈希函数是单向的，即从哈希值不能反推出原始输入。这是因为哈希函数将原始数据压缩成固定长度的哈希值，可能会丢失信息。由于信息丢失，哈希值不能唯一地表示原始数据。

碰撞（Collision）

• 碰撞: 哈希函数的输出范围是有限的，因此不同的输入数据可能会生成相同的哈希值。这种现象称为碰撞。尽管哈希函数设计时尽量减少碰撞的发生，但理论上总是存在碰撞的可能性。

std::hash

CPP为内建类型提供了hash的计算方法（当然还有类型本身）

const std::type_info& inttype = typeid(int);
cout << inttype.name() << endl;
cout << inttype.hash_code() << endl;const std::type_info& floattype = typeid(float);
cout << floattype.name() << endl;
cout << floattype.hash_code() << endl;std::hash<int> intHash;
std::hash<std::string> stringHash;
std::cout << "Hash of 42: " << intHash(42) << std::endl;
std::cout << "Hash of 42: " << intHash(52) << std::endl;
std::cout << "Hash of 'hello': " << stringHash("hello") << std::endl;

哈希表

在一些常见的任务中，我们其实有意无意的就在使用hash表

• 给定一个数组arr，我们要统计其中每个数字出现的次数（数字大于0小于1000），那我们可以命出一个int table[1000]数组，先把每个元素置零，再历遍arr, table[arr[j]]++.这里其实就是一个1->1的hash
  • 它在给定的范围内唯一且不重复，没有碰撞现象，这就是一个简单的hash表
• 给定一个字符串string,里面只有小写字母，我们统计26个英文字母出现的次数，那我们可以命出一个int alphanum[26],置零每个元素，历遍string ，alphanum[string[j]]++,这里其实是’a’->0的hash
• 下一个场景，你开了一家小卖部，有1000种 商品，你记不清每种商品的价格，把它记在一个本子上，以
  商品名-价格 的形式，那如果是直接检索，买任意一种商品最糟糕要对比1000次名字。我们如果做一个hash
  商品名对上唯一的数字，那按照数字来找不是快多了？

std::hash map

哈希表是一种用于存储和查找数据的数据结构，通过哈希函数将键映射到表中的位置，从而在平均情况下实现常数时间的插入、删除和查找操作。在 C++ 中，哈希表的实现主要通过标准库提供的 unordered_map 和 unordered_set 类来实现。

unordered_map 和 unordered_set

这两个容器都基于哈希表实现。unordered_map 用于存储键值对，而 unordered_set 用于存储唯一的键。

1. unordered_map

unordered_map 是一个哈希表实现的关联容器，它将键映射到值。其主要特性包括：

• 插入操作：在平均情况下，插入时间复杂度为 O(1)。
• 查找操作：在平均情况下，查找时间复杂度为 O(1)。
• 删除操作：在平均情况下，删除时间复杂度为 O(1)。

示例代码

#include <iostream>
#include <unordered_map>using namespace std;int main() {// 创建一个 unordered_mapunordered_map<string, int> umap;// 插入键值对umap["apple"] = 3;umap["banana"] = 2;umap["orange"] = 1;// 查找元素if (umap.find("banana") != umap.end()) {cout << "Banana count: " << umap["banana"] << endl;}// 遍历 unordered_mapfor (const auto& pair : umap) {cout << pair.first << ": " << pair.second << endl;}// 删除元素umap.erase("apple");// 查找删除后的元素if (umap.find("apple") == umap.end()) {cout << "Apple not found" << endl;}return 0;
}

2. unordered_set

unordered_set 是一个哈希表实现的集合容器，用于存储唯一的元素。它的主要特性包括：

• 插入操作：在平均情况下，插入时间复杂度为 O(1)。
• 查找操作：在平均情况下，查找时间复杂度为 O(1)。
• 删除操作：在平均情况下，删除时间复杂度为 O(1)。

示例代码

#include <iostream>
#include <unordered_set>using namespace std;int main() {// 创建一个 unordered_setunordered_set<string> uset;// 插入元素uset.insert("apple");uset.insert("banana");uset.insert("orange");// 查找元素if (uset.find("banana") != uset.end()) {cout << "Banana is in the set" << endl;}// 遍历 unordered_setfor (const auto& element : uset) {cout << element << endl;}// 删除元素uset.erase("apple");// 查找删除后的元素if (uset.find("apple") == uset.end()) {cout << "Apple not found" << endl;}return 0;
}

主要功能和操作

• 构造函数：unordered_map 和 unordered_set 提供了多种构造函数，包括默认构造函数、带初始桶数的构造函数等。
• 哈希函数：unordered_map 和 unordered_set 默认使用 std::hash 作为哈希函数，用户也可以提供自定义哈希函数。
• 键的比较：默认使用 std::equal_to 进行键的比较，也可以提供自定义比较函数。

这篇关于CPP中的hash [more cpp-7]的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！

---