查找（三）hash 与map

一，hashtable原理：

哈希表又名散列表，其主要目的是用于解决数据的快速定位问题。考虑如下一个场景。

一列键值对数据，存储在一个table中，如何通过数据的关键字快速查找相应值呢？不要告诉我一个个拿出来比较key啊，呵呵。

大家都知道，在所有的线性数据结构中，数组的定位速度最快，因为它可通过数组下标直接定位到相应的数组空间，就不需要一个个查找。而哈希表就是利用数组这个能够快速定位数据的结构解决以上的问题的。

具体如何做呢？大家是否有注意到前面说的话：“数组可以通过下标直接定位到相应的空间”，对就是这句，哈希表的做法其实很简单，就是把Key通过一 个固定的算法函数既所谓的哈希函数转换成一个整型数字，然后就将该数字对数组长度进行取余，取余结果就当作数组的下标，将value存储在以该数字为下标 的数组空间里，而当使用哈希表进行查询的时候，就是再次使用哈希函数将key转换为对应的数组下标，并定位到该空间获取value，如此一来，就可以充分 利用到数组的定位性能进行数据定位。

不知道说到这里，一些不了解的朋友是否大概了解了哈希表的原理，其实就是通过空间换取时间的做法。到这里，可能有的朋友就会问，哈希函数对key进 行转换，取余的值一定是唯一的吗？这个当然不能保证，主要是由于hashcode会对数组长度进行取余，因此其结果由于数组长度的限制必然会出现重复，所 以就会有“冲突”这一问题，至于解决冲突的办法其实有很多种，比如重复散列的方式，大概就是定位的空间已经存在value且key不同的话就重新进行哈希 加一并求模数组元素个数，既 (h(k)+i) mod S
, i=1,2,3…… ，直到找到空间为止。还有其他的方式大家如果有兴趣的话可以自己找找资料看看。

2 hash_map和map的区别在哪里？

构造函数。hash_map需要hash函数，等于函数；map只需要比较函数(小于函数).

存储结构。hash_map采用hash表存储，map一般采用红黑树(RB Tree)实现。因此其memory数据结构是不一样的。

最根本的区别为底层的实现机制不同，map底层实现为红黑时，hash_map为hash表，所以就有一些其他方面的不同：

1）map存储的时候为排好序的，所以输出时候也是排序的。而hash_map不是的。

2）map具有稳定性，底层存储为树，这种算法差不多相当与list线性容器的折半查找的效率一样，都是O (log2N)。而hash_map使用hash表来排列配对，hash表是使用关键字来计算表位置。当这个表的大小合适，并且计算算法合适的情况下，hash表的算法复杂度为O(1)的，但是这是理想的情况下的，如果hash表的关键字计算与表位置存在冲突，那么最坏的复杂度为O(n)。 map在一次查找中，你可以断定它最坏的情况下其复杂度不会超过O(log2N)。而hash表就不一样，是O(1)，还是O(N)，或者在其之间，你并不能把握。

我觉得如果数量级很小，不到w，那么使用map和hash_map的区别不大，速度，稳定性都相差不大。但是如果数量级很大，就要考虑是要平均效率高，还是稳定性好了，如果用hash_map那么可以自己来根据经验来设定hash函数优化速度。而如果算法对稳定性要求高的话，首选map。

3 什么时候需要用hash_map，什么时候需要用map?

总 体来说，hash_map 查找速度会比map快，而且查找速度基本和数据量大小无关，属于常数级别;而map的查找速度是log(n)级别。并不一定常数就比log(n) 小，hash还有hash函数的耗时，明白了吧，如果你考虑效率，特别是在元素达到一定数量级时，考虑考虑hash_map。但若你对内存使用特别严格， 希望程序尽可能少消耗内存，那么一定要小心，hash_map可能会让你陷入尴尬，特别是当你的hash_map对象特别多时，你就更无法控制了，而且 hash_map的构造速度较慢。

现在知道如何选择了吗？权衡三个因素: 查找速度, 数据量, 内存使用。