熟悉STL或熟悉ACM/ICPC的话，其中的set, map, multiset, multimap一定用过无数次了，它们都是用平衡二叉树（红黑树）实现的，复杂度为O(lgn)。我们也知道set, map可以通过哈希来实现，复杂度只有O(1)，可惜直到现在，unsorted_set或hash_map都没能成为C++标准的一部分（C++0x，- -b）。不过无论在GNU GCC中还是Microsoft Visual Studio中都有对hash_set, hash_map, hash_multiset, hash_multimap的支持。
__gnu_cxx中。要定义一个hash_map<int, int>非常简单：
#include <ext/hash_map>
using namespace __gnu_cxx;
hash_map<int, int> hm;
在使用map时，如果我们想要改变元素顺序，或以自定义的struct/class作为key的时候，可以设定map第三个模板参数（默认是less<Key>，即operator<）。对于hash_map，我们需要设定其第三个(hash<Key>)和第四个模板参数(equal_to<Key>, operator==)。
typedef long long my_type;
typedef int any_type;
struct my_hash {
size_t operator()(const my_type& key) const {
return (key >> 32) ^ key;
}
};
struct my_equal_to {
bool operator()(const my_type& lhs, const my_type& rhs) const {
return lhs == rhs;
}
};
hash_map<my_type, any_type, my_hash, my_equal_to> my_hash_map;
对与int等基本类型，系统提供有hash<int>等版本的模板特化，所以只需要指定前两个模板参数就足够了。实现了模板特化的有以下类型
[const] char*, crope, wrope, [signed|unsigned] char, [unsigned] short, [unsigned] int, [unsigned] long
如果需要的话，我们也可以为其他类型实现模板特化
1
// hash_map<Key, Tp, HashFn=hash<Key>, EqualKey=equal_to<Key>, Alloc=allocator<Tp> >
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#include <cstdio>
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#include <utility>
4
#include <hash_map>
5
using namespace std;
6
using namespace __gnu_cxx;
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namespace __gnu_cxx {
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template<>
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struct hash<pair<int, int> > {
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size_t operator()(const pair<int, int>& key) const {
12
return key.first * key.second;
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}
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};
15
}
16
hash_map<pair<int, int>, int> hm;
stdext中，早先在namespace std中。其实现与GCC的不同，模板参数也不一样，比如上面的例子在VC++版本如下
1
// hash_map<Key, Type, Traits=hash_compare<Key, less<Key> >, Allocator=allocator<pair<const Key, Type> > >
2
>
3
class hash_map
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#include <cstdio>
5
#include <utility>
6
#include <hash_map>
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using namespace std;
8
using namespace stdext;
9
10
template<>
11
struct hash_compare<pair<int, int> > {
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// the mean number of elements per bucket
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static const size_t bucket_size = 4;
14
// the minimum number of buckets
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static const size_t min_buckets = 8;
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// hash function
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size_t operator()(const pair<int, int>& key) const {
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return key.first * key.second;
19
}
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// compare function
21
bool operator()(const pair<int, int>& lhs, const pair<int, int>& rhs) const {
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return lhs < rhs;
23
}
24
};
25
hash_map<pair<int, int>, int> hm;
相比前面的hash，上面的hash_compare显然要复杂不少。
不过二者提供的方法基本一致，也和std::map和其他STL容器相似。所以对于上面定义的hash_map，我们都可以用下面的代码进行测试
1
...
2
int main() {
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int n;
4
scanf("%d", &n);
5
for (int i = 0; i < n; ++i) {
6
hm[make_pair(i, i)] = i;
7
}
8
for (hash_map<pair<int, int>, int>::iterator i = hm.begin(); i != hm.end(); ++i) {
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printf("%d ", i->second);
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}
11
printf("\n%d / %d\n", hm.size(), hm.bucket_count());
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return 0;
13
}
n取12时，GCC 4.4.1得到的结果是
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
12 / 193
而Visual Studio 2010得到的结果是
0 4 8 1 3 5 7 9 11 2 6 10
12 / 8
由此我们可以看出二者在hash_map实现上的不同。__gnu_cxx::hash_map保持size<=bucket_count，而以193, 389, 769, 1543…这样近似成倍增长的质数作为bucket_count。stdext::hash_map则保持size<=bucket_size*bucket_count，bucket_count起初为min_buckets=8，不足时以8倍增长。
__GNUC__和_MSC_VER这两个宏，我们可以把两个版本的代码写到一起
1
#include <map>
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#include <ctime>
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#include <cstdio>
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using namespace std;
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#if defined(_MSC_VER)
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# include <hash_map>
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using stdext::hash_map;
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#elif defined(__GNUC__)
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# include <ext/hash_map>
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using __gnu_cxx::hash_map;
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#else
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# error 悲剧啊
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#endif
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int main() {
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clock_t S;
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S = clock();
20
for (int i = 0; i < 20; ++i) {
21
hash_map<int, int> H;
22
for (int i = 0; i < (1 << 20); ++i) {
23
H[i] = i;
24
}
25
}
26
printf("hash_map: %.2lfs\n", (double)(clock() - S) / CLOCKS_PER_SEC);
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28
S = clock();
29
for (int i = 0; i < 20; ++i) {
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map<int, int> M;
31
for (int i = 0; i < (1 << 20); ++i) {
32
M[i] = i;
33
}
34
}
35
printf("map: %.2lfs\n", (double)(clock() - S) / CLOCKS_PER_SEC);
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return 0;
38
}
结果得到的是（gcc和VS的结果分别来自不同机器，因此没有可比性）
* g++ -O2
hash_map: 5.39s
map: 12.35s
* VS2010 Release
hash_map: 9.53s
map: 9.44s
发现g++里hash_map确实要比map快不少，而Visual Studio 2010就是个悲剧，信hash_map不如信春哥啊。
嘛，hash_map确实可能带来一些performance，但不那么stable，所以我们可以考虑优先使用hash_map，而将map最为fallback备胎。
1
#define USE_HASH_MAP ?
2
#if USE_HASH_MAP
3
#include <ext/hash_map>
4
typedef __gnu_cxx::hash_map<int, int> Hash;
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#else
6
#include <map>
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typedef std::map<int, int> Hash;
8
#endif
不过在浙大校赛这种judge是优秀的gcc，而比赛环境是混乱的VC6的比赛里。hash_map什么的还是能不用就不用吧……
This entry was posted on Thursday, March 25th, 2010 at 9:34 pm and is filed under summary. You can follow any responses to this entry through the RSS 2.0 feed. You can leave a response, or trackback from your own site.