C++ STL中的unordered_map重新哈希

unordered_map是C++中常用的关联容器之一，它提供了一种快速查找、插入和删除键值对的方法，其内部实现基于哈希表。

哈希表是一种高效的数据结构，但在实际使用中，我们可能会遇到哈希冲突，而这时需要重新哈希。

unordered_map内部实现

为了更好地理解unordered_map重新哈希的过程，我们需要先来了解一下其内部实现。

unordered_map的内部实现基于哈希表，它由若干个桶(bucket)组成，每个桶中存储多个键值对。当我们向unordered_map中插入一个键值对时，会根据键的哈希值将它放入某个桶中。如果哈希表中已经有相同哈希值的键值对存在，就会发生哈希冲突。

为了应对哈希冲突，unordered_map使用链表的形式将相同哈希值的键值对串起来，这就是所谓的开链法解决哈希冲突。

unordered_map的rehash函数

unordered_map提供了一个rehash函数来重新哈希。其函数原型如下：

void rehash(size_type n);

其中，n表示重新分配桶的数量。rehash函数会重新分配桶，并将原有的键值对重新插入到哈希表中。需要注意的是，rehash函数会改变unordered_map的大小，以适应新的桶数量。

我们来看一下下面的示例代码：

#include <iostream>
#include <unordered_map>

using namespace std;

int main()
{
    unordered_map<int, int> umap = {{1, 1}, {2, 2}, {3, 3}, {4, 4}, {5, 5}};

    cout << "umap.size() before rehash: " << umap.size() << endl;
    cout << "umap.bucket_count() before rehash: " << umap.bucket_count() << endl;

    umap.rehash(10);

    cout << "umap.size() after rehash: " << umap.size() << endl;
    cout << "umap.bucket_count() after rehash: " << umap.bucket_count() << endl;

    return 0;
}

在运行上述代码之后，我们可以看到如下输出：

umap.size() before rehash: 5
umap.bucket_count() before rehash: 8
umap.size() after rehash: 5
umap.bucket_count() after rehash: 16

在上述代码中，我们先创建了一个包含5个键值对的unordered_map，然后调用了rehash函数并传入10作为参数。在重新哈希之前，unordered_map的大小为5，桶的数量为8。在重新哈希之后，unordered_map的大小仍为5，但桶的数量变为了16。

需要特别注意的是，rehash函数的时间复杂度为O(n)，其中n表示要重新分配的桶的数量。因此，使用rehash函数时需要谨慎考虑桶的数量，以避免性能问题。

总结

通过本文，我们从unordered_map的内部实现出发，了解了哈希表的工作原理以及解决哈希冲突的方式。同时，我们还学习了unordered_map提供的rehash函数，掌握了如何重新哈希unordered_map。在实际开发中，我们需要根据具体需求选择适当的桶数量，以获得最佳性能和空间利用率。