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2008级软件设计模式课程设计
(基于迭代器、适配器、策略模式的hashmap设计)
指导老师: 蒋湘涛
小组成员: 刘应华
王紫龙
陈理平
王 旭
教师意见:
2011年7月4日
目的及简要介绍
大家都知道,C++为广大爱好者提供了诸如Iterator、list等容器供大家使用,大大的方便了大家处理数据。这里,我们同样为大家提供一个满足STL要求的容器来供大家使用,让大家在数据处理的过程中能更方便快捷。
C++标准对容器提出了许多需求,只有满足这些需求,才能算得上是STL容器。
基本hashmap(散列表):STL中的最大的疏忽吗?在STL中,没有定义hashmap容器,这里我们实现了。
散列表在平均情况下可以提供常量时间的插入、删除和查找。散列表并不是将元素有序地存储,而是把各元素散列(hash)或映射至某个桶(bucket)。只要所存储的元素个数不比桶数大太多,插入、删除和查找操作都能在常量时间内运行。
Hashmap也存储键/值对,它提供的操作与map几乎一样,这个hashmap实现使用链式散列(也称开放散列),而且没有提供诸如再散列等高级操作。
程序实现
Hashmap的访问操作:
标准要求为键比较和值比较对象提供访问方法:
Operator[]与STL中的map的原型相似。如果原来的hashmap中没有该键对应的值,则会插入一个,它会调用被映射的元素的默认构造函数进行填充,并且反回这个值。
模板的分离编译:
在模板类的声明文件(一般是.h文件)的最后添加一个include语句,将模板类的实现文件包含进来,例如:
#include “template_class_implement.cpp”
将模板类的实现类文件从项目中移除(使工程中不含模板的实现文件 .cpp),但并不从磁盘上移除,不改变其路径。使它不能显示的参与编译。
在声明main函数的文件中包含要使用的模板类的声明文件。
设计模式
相关内容
1、Hashmap应当允许客户指定自己的散列函数和桶数,而针对特定工作负载制定散列行为。另一方面,客户如果没有这种需求,或者没有能力来编写一个好的散列函数及选择桶数,也应该能够不做任何定制地直接使用容器。一种解决方案是允许客户在hashmap构造函数中提供散列函数和桶数,并为之提供默认值。另外,把散列函数和桶数包装在一个散列类中也是一种合理的做法:
Hash()的实现要难一些,部分原因在于它必须应用于任何类型的键,它要把键映射至某个mNumBuckets桶。此函数使用了除留余数法来完成散列,即键所对应的桶(号)是键对桶数取余后得到的一个整数值。
遗憾的是,前面的方法无法应用于string,因为不同的string对象可能包含相同的string值。因此相同的string值就可能散列到不同的桶中。这样一来,可以想到,专门针对string提供DefaultHash类的一个部分特殊化。
2、它支持3个基本操作:插入、删除、查找。
比较器:hashmap允许客户指定比较类型作为模板参数,并且能在构造函数中传递该类的一个特定比较对象。Hashmap不会按键对元素排序,而是必须比较键的相等性。因此,它使用的是equal_to,比较对象只是用于检测是否试图向容器中插入重复键。
散列器:允许客户定义自己的类,以便构造此类对象传入构造函数,此时必须明确如何在构造函数中指定该参数的类型。
散列模板参数:使用 typedef 定义:
键类型,值类型,比较类型,散列类型
3、基本散列表结构通常包括固定数目桶,每个桶可以存储一个或多个元素。应当能够基于一个bucket-id在常量时间内访问桶。因此vector是对桶最为适合的容器。每个桶必须存储一个元素列表,因此STL list可以用作桶类型。
查找操作使用findElement帮助完成查找工作:findElement()首先使用散列对象将键散列至一个特定的桶。然后,在该桶中查找是否有元素的键与给定键匹配。所存储的元素是键/值对,所以具体的比较会在元素第一个字段上进行。构造函数中指定的比较函数对象就是用于完成这个比较。List需要完成线性查找来寻找匹配的元素,因此可以使用find()算法而不是一个显式的for循环。
Insert操作必须首先检查hashmap中是否已经存在此键的元素。如果没有,会把元素插入到适当的桶中的list。需要说明,findElement()会按引用返回散列到的那个桶,即在该桶中并没有找到此键的元素。
将hashmap作为容器
有关typedef 的容器
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