unordered容器

1.散列容器(hash container)

　　 散列容器通常比二叉树的存储方式可以提供更高的访问效率.

#include <boost/unordered_set.hpp>
#include <boost/unordered_map.hpp>
using namespace boost;

2.散列集合简介

　　unordered库提供两个散列集合类unordered_set和unordered_multiset,STLport也提供hash_set和hash_multiset，它们的接口，用法与stl里的标准关联容器set/multiset相同，只是内部使用散列表代替了二叉树实现，因此查找复杂度由数降为常数。

　　unordered_set/unordered_multiset简要声明：

template<class Key, class Hash = boost::hash<Key>,
 class Pred = std::equal_to<Key>,
 class Alloc = std::allocator<Key>>
class unordered_set;

template<class Key, class Hash = boost::hash<Key>,
 class Pred = std::equal_to<Key>,
 class Alloc = std::allocator<Key>>
class unordered_multiset;

　　与std::set相比，unorder_set的模板增加了一个计算散列值的模板类型参数，通常是boost::hash,最好不要去改变它，另外比较谓词参数使用std::equal_to<>,而不是set中的less<>,这是因为散列容器不需要保持有序。

3.散列集合的用法

　　注意散列容器的无序性，不能再散列容器上使用binary_search,lower_bound和upper_bound这样用于已序区间的算法，散列容器自身也不提供这样的成员函数。
　　示范：程序定义了一个模板函数hash_func()，用以操作hash_set/unordered_set,两者的表现是完全一样的，首先使用boost::assign初始化散列集合，以迭代器遍历输出，然后用size()显示容器大小，用clear()清空集合，再用insert()插入两个元素，用find()查找元素，最后用erase()删除一个元素，这些都是标准容器的标准操作。

#include <iostream>
#include <hash_set>
#include <boost/unordered_set.hpp>
#include <boost/assign/list_of.hpp>
using namespace boost;
using namespace std;
template<typename T>
void hash_func()
{
 　　using namespace boost::assign;

 　　T s = (list_of(1), 2, 3, 4, 5);   //初始化数据
 　　for (T::iterator p = s.begin(); p != s.end(); ++p) //使用迭代器遍历集合
 　　{ cout<< *p<<" "; }

 　　cout<<endl;
 　　cout<<s.size()<<endl;

 　　s.clear();
 　　cout<<s.empty()<<endl;

 　　s.insert(8);
 　　s.insert(45);

 　　cout<<s.size()<<endl;
 　　cout<<*s.find(8)<<endl;

 　　s.erase(45);
}

int main()
{
 　　hash_func<unordered_set<int>>();

 　　system("pause");
 　　return 0;
}

4.散列映射简介

 　unordered库提供两个散列映射类undorderd_map和unordered_multimap,它们的接口，用法与stl里的标准关联容器map/multimap相同，只是内部使用散列表代替了二叉树，模板参数多了散列计算函数，比较谓词使用equal_to<>。
 　unordered_map和unordered_multimap的简要声明:

template<class Key, class Mapped,
 class Hash = boost::hash<Key>,
 class Pred = std::equal_to<Key>,
 class Alloc = std::allocator<Key>>
class unordered_map;

template<class Key, class Mapped,
 class Hash = boost::hash<Key>,
 class Pred = std::equal_to<Key>,
 class Alloc = std::allocator<Key>>
class unordered_multimap;

5.散列映射的用法

 　unordered_map/unordered_multimap属于关联式容器，采用std::pair保存key-value形式的数据，可以理解一个关联数组，提供operator[]重载，用法与标准容器map相同.
 　unordered_multimap允许有重复的key-value映射，因此不提供operator[].
　　示范：

#include <iostream>
#include <hash_map>
#include <boost/unordered_map.hpp>
#include <boost/assign/list_of.hpp>
#include <boost/typeof/typeof.hpp>
using namespace boost;
using namespace std;
using namespace stdext; 
int main()
{
 　　using namespace boost::assign;

 　　//使用assign初始化
 　　unordered_map<int, string> um = map_list_of(1, "one")(2, "two")(3, "three");

 　　um.insert(make_pair(10, "ten"));
 　　cout<<um[10]<<endl;

 　　um[11] = "eleven";
 　　um[15] = "fifteen";
 　　for (BOOST_AUTO(p, um.begin()); p != um.end(); ++p)
  　　　　cout<<p->first<<"-"<<p->second<<",";
 　　cout<<endl;

 　　um.erase(11);
 　　cout<<um.size()<<endl;

 　　hash_map<int, string> hm = map_list_of(4, "four")(5, "five")(6, "six");
 　　for (BOOST_AUTO(p, hmbegin()); p != hm.end(); ++p)
  　　　　cout<<p->first<<"-"<<p->second<<",";
 　　cout<<endl;

 　　system("pause");
 　　return 0;
}

　　性能比较：

　　示范：程序使用boost随机库random()向容器插入10000个1到100之间的整数，然后执行count和find操作；

#include <iostream>
#include <typeinfo>
#include <hash_map>
#include <set>
#include <boost/unordered_set.hpp>
#include <boost/assign/list_of.hpp>
#include <boost/typeof/typeof.hpp>
#include <boost/random.hpp>
#include <boost\Progress.hpp>
using namespace boost;
using namespace std;
using namespace stdext;

template<typename T>
void fill_set(T &c)
{
 　　variate_generator<mt19937, uniform_int<>> gen(mt19937(), uniform_int<>(0, 100));
 　　for (int i = 0; i < 10000; ++i)//插入一万个整数
  　　c.insert(gen());
}
template<typename T>
void test_perform()
{
 　　T c;
 　　cout<<typeid(c).name()<<endl;
 　　{
  　　　　boost::progress_timer t;
  　　　　fill_set(c);
 　　}
 　　{
  　　　　boost::progress_timer t;
  　　　　c.count(10);
 　　}
 　　{
  　　　　boost::progress_timer t;
  　　　　c.find(20);
 　　}
}

int main()
{
 　　test_perform<multiset<int>>();
 　　//test_perform<hash_multiset<int>>();
 　　test_perform<unordered_multiset<int>>();
 　　system("pause");
 　　return 0;
}

　　高级议题：

　　内部数据结构：
 　　unordered库使用“桶（bucket）”来存储元素，散列值相同的元素被放入同一个桶中，当前散列容器的桶的数量可以用成员函数bucket_count()来获得，bucket_size()返回桶中的元素数量，例如：

unordered_set<int> us = (list_of(1), 2, 3, 4);
cout<< us.bucket_count()<<endl;
for(int i = 0; i < us.bucket_count(); ++i)//访问每个桶
{cout<<us.bucket_size(i)<<",";}

　　当散列容器中有大量数据时，桶中的元素数量也会增多，会造成访问冲突。为了提高散列容器的性能，unordered库会在插入元素时自动增加桶的数量，用户不能直接指定桶的数量，但可以在构造函数或者rehash()函数指定最小的桶的数量。例如:

unordered_set<int> us(100);//使用100个桶存储数据
us.rehash(200);//使用200个桶

　　c++0x RT1草案还规定有一个函数max_load_factor()，它可以获取或设定散列容器的最大负载因子，即桶中元素的最大平均数量，通常最大负载因子都是1，用户不应当去改变它，过大或过小都没有意义。

　　支持自定义类型：
 　　  1)unordered库支持c++内建类型和大多数标准库容器，但不支持用户自定义的类型，因为它无法计算自定义类型的散列值。
 　　  2)如果要使unordered支持自定义类型，需要定制类模板的第二个和第三个参数，也就是供散列函数和相等比较谓词。
 　　  3)相等比较谓词，unordered库默认使用std::equal_to,这是一个标准库中的函数对象，它使用operator==，只有自定义类实现了这个操作符就可以了，不必再特意编写一个函数对象，如果需要用一个特别的相等判断规则，那么可以额外写函数对象，传递给unordered容器。
 　　  4)散列函数则是必须要实现的，这也是为什么它被放在模板参数列表前面的原因，我们需要使用boost.hash库来计算自定义类型的散列值，组简单的使用方法是编写一个hash_value()函数，创建一个hash函数对象，然后使用它的operator()返回散列值。
　 下面的代码定义了一个类demo_class，它实现了operator==和散列函数，可以被unordered所容纳：

#include <iostream>
#include <typeinfo>
#include <hash_map>
#include <set>
#include <boost/unordered_set.hpp>
#include <boost/assign/list_of.hpp>
#include <boost/typeof/typeof.hpp>
#include <boost/random.hpp>
#include <boost/Progress.hpp>
#include <boost/functional/hash.hpp>
using namespace boost;
using namespace std;
using namespace stdext;
using namespace boost::assign;
struct demo_class
{
 　　int a;
 　　friend bool operator==(const demo_class& l, const demo_class& r)
 　　{  return l.a == r.a; }
};

size_t hash_value(demo_class & s)
{ return boost::hash<int>()(s.a);}

int main()
{
 　　unordered_set<demo_class> us;

 　　demo_class a1;
 　　a1.a =100;
 　　cout<<hash_value(a1)<<endl;

 　　demo_class a2;
 　　a2.a =100;
 　　cout<<hash_value(a2)<<endl;

 　　system("pause");
 　　return 0;
}

　　与TR1的差异：

 　 boost.unordered基本上依据c++0x标准草案来实现，但它有个小的”扩充“，增加了比较操作符operator==和operator !=；注意：这两个操作符不属于c++0x标准，如果将来程序要切换到新标准可能会遇到不可用移植的问题。