module Hashtbl:sig
..end
哈希表和哈希函数。
哈希表是哈希关联表,具有就地修改功能。由于大多数对哈希表的操作都会修改其输入,因此它们更常用于命令式代码。查找与键关联的值(参见 MoreLabels.Hashtbl.find
,MoreLabels.Hashtbl.find_opt
)通常非常快,通常比在 MoreLabels.Map
中查找等效值更快。
当性能或灵活性至关重要时,可以使用函子 MoreLabels.Hashtbl.Make
和 MoreLabels.Hashtbl.MakeSeeded
。用户为键类型提供自定义的相等性和哈希函数,并获得针对此特定键类型的自定义哈希表类型。
警告 哈希表的好坏取决于哈希函数。不好的哈希函数会将表变成退化的关联列表,具有线性时间查找而不是常数时间查找。
多态 MoreLabels.Hashtbl.t
哈希表在更简单的用例或交互式环境中很有用。它使用在 OCaml 运行时定义的多态 MoreLabels.Hashtbl.hash
函数(在撰写本文时,它是 SipHash),以及多态相等性 (=)
。
参见 示例部分。
非同步访问
对哈希表的非同步访问可能会导致哈希表状态无效。因此,对哈希表的并发访问必须同步(例如,使用 Mutex.t
)。
type('a, 'b)
t =('a, 'b) Hashtbl.t
从类型 'a
到类型 'b
的哈希表的类型。
val create : ?random:bool -> int -> ('a, 'b) t
Hashtbl.create n
创建一个新的空哈希表,其初始大小为 n
。为了获得最佳效果,n
应该与表中预期元素的数量处于同一数量级。表会根据需要增长,因此 n
只是一个初始猜测。
可选的 ~random
参数(布尔值)控制在每次执行 Hashtbl.create
时哈希表的内部组织是随机的还是在所有执行中都是确定的。
使用 ~random
设置为 false
创建的哈希表使用固定哈希函数 (MoreLabels.Hashtbl.hash
) 将键分配到桶中。因此,键之间的冲突会以确定性的方式发生。在面向 Web 的应用程序或其他安全敏感应用程序中,恶意用户可以利用确定性的冲突模式来创建拒绝服务攻击:攻击者发送精心制作的输入以在表中创建许多冲突,从而减慢应用程序的速度。
使用 ~random
设置为 true
创建的哈希表使用带种子的哈希函数 MoreLabels.Hashtbl.seeded_hash
,该函数使用在哈希表创建时随机选择的种子。实际上,使用的哈希函数是在 2^{30}
个不同哈希函数中随机选择的。所有这些哈希函数都有不同的冲突模式,使上述拒绝服务攻击无效。但是,由于随机化,使用 MoreLabels.Hashtbl.fold
或 MoreLabels.Hashtbl.iter
枚举哈希表的所有元素不再是确定性的:元素在程序的不同运行中以不同的顺序枚举。
如果未提供 ~random
参数,则默认情况下,哈希表将以非随机模式创建。此默认值可以通过以下方式更改:通过调用 MoreLabels.Hashtbl.randomize
以编程方式更改,或者通过在 OCAMLRUNPARAM
环境变量中设置 R
标志。
~random
参数不存在,所有哈希表都以非随机模式创建。val clear : ('a, 'b) t -> unit
清空哈希表。使用 reset
而不是 clear
将桶表的尺寸缩减为其初始尺寸。
val reset : ('a, 'b) t -> unit
清空哈希表并将其桶表的尺寸缩减为其初始尺寸。
val copy : ('a, 'b) t -> ('a, 'b) t
返回给定哈希表的副本。
val add : ('a, 'b) t -> key:'a -> data:'b -> unit
Hashtbl.add tbl ~key ~data
在表 tbl
中添加 key
到 data
的绑定。
警告:key
的先前绑定不会被删除,而只是被隐藏。也就是说,在执行 MoreLabels.Hashtbl.remove
tbl key
后,key
的先前绑定(如果有)将被恢复。(与关联列表的行为相同。)
如果您希望使用替换元素的经典行为,请参见 MoreLabels.Hashtbl.replace
。
val find : ('a, 'b) t -> 'a -> 'b
Hashtbl.find tbl x
返回 x
在 tbl
中的当前绑定,如果不存在这样的绑定,则引发 Not_found
。
val find_opt : ('a, 'b) t -> 'a -> 'b option
Hashtbl.find_opt tbl x
返回 x
在 tbl
中的当前绑定,如果不存在这样的绑定,则返回 None
。
val find_all : ('a, 'b) t -> 'a -> 'b list
Hashtbl.find_all tbl x
返回与 x
在 tbl
中关联的所有数据的列表。当前绑定首先返回,然后是以前的绑定,以在表中引入的逆序排列。
val mem : ('a, 'b) t -> 'a -> bool
Hashtbl.mem tbl x
检查 x
是否在 tbl
中绑定。
val remove : ('a, 'b) t -> 'a -> unit
Hashtbl.remove tbl x
删除 x
在 tbl
中的当前绑定,如果存在,则恢复以前的绑定。如果 x
在 tbl
中未绑定,则不执行任何操作。
val replace : ('a, 'b) t -> key:'a -> data:'b -> unit
Hashtbl.replace tbl ~key ~data
将 key
在 tbl
中的当前绑定替换为 key
到 data
的绑定。如果 key
在 tbl
中未绑定,则将 key
到 data
的绑定添加到 tbl
中。这在功能上等效于 MoreLabels.Hashtbl.remove
tbl key
后跟 MoreLabels.Hashtbl.add
tbl key data
。
val iter : f:(key:'a -> data:'b -> unit) -> ('a, 'b) t -> unit
Hashtbl.iter ~f tbl
将 f
应用于表 tbl
中的所有绑定。 f
以键作为第一个参数,以关联的值作为第二个参数接收。每个绑定都准确地向 f
展示一次。
向 f
传递绑定的顺序未指定。但是,如果表中包含多个针对同一个键的绑定,则它们将以相反的引入顺序传递给 f
,即最晚的绑定将首先传递。
如果哈希表是在非随机模式下创建的,则枚举绑定的顺序在程序的后续运行之间是可重复的,甚至在 OCaml 的小版本之间也是可重复的。对于随机化哈希表,枚举顺序完全是随机的。
如果在迭代期间 f
修改了哈希表,则行为未指定。
val filter_map_inplace : f:(key:'a -> data:'b -> 'b option) -> ('a, 'b) t -> unit
Hashtbl.filter_map_inplace ~f tbl
将 f
应用于表 tbl
中的所有绑定,并根据 f
的结果更新每个绑定。如果 f
返回 None
,则绑定将被丢弃。如果它返回 Some new_val
,则绑定将更新为将键与 new_val
关联。
有关 MoreLabels.Hashtbl.iter
的其他评论也适用。
val fold : f:(key:'a -> data:'b -> 'acc -> 'acc) ->
('a, 'b) t -> init:'acc -> 'acc
Hashtbl.fold ~f tbl ~init
计算 (f kN dN ... (f k1 d1 init)...)
,其中 k1 ... kN
是 tbl
中所有绑定的键,而 d1 ... dN
是关联的值。每个绑定都准确地向 f
展示一次。
向 f
传递绑定的顺序未指定。但是,如果表中包含多个针对同一个键的绑定,则它们将以相反的引入顺序传递给 f
,即最晚的绑定将首先传递。
如果哈希表是在非随机模式下创建的,则枚举绑定的顺序在程序的后续运行之间是可重复的,甚至在 OCaml 的小版本之间也是可重复的。对于随机化哈希表,枚举顺序完全是随机的。
如果在迭代期间 f
修改了哈希表,则行为未指定。
val length : ('a, 'b) t -> int
Hashtbl.length tbl
返回 tbl
中的绑定数量。它花费恒定的时间。多个绑定仅计数一次,因此 Hashtbl.length
给出了 Hashtbl.iter
调用其第一个参数的次数。
val randomize : unit -> unit
在调用 Hashtbl.randomize()
后,哈希表默认情况下将以随机模式创建:MoreLabels.Hashtbl.create
返回随机化哈希表,除非提供了 ~random:false
可选参数。通过在 OCAMLRUNPARAM
环境变量中设置 R
参数,可以获得相同的效果。
建议需要保护自己免受 MoreLabels.Hashtbl.create
中描述的拒绝服务攻击的应用程序或 Web 框架在初始化期间在创建任何域之前调用 Hashtbl.randomize()
。
请注意,一旦调用了 Hashtbl.randomize()
,就无法恢复到 MoreLabels.Hashtbl.create
的非随机化默认行为。这是故意的。非随机化哈希表仍然可以使用 Hashtbl.create ~random:false
创建。
val is_randomized : unit -> bool
如果表当前默认情况下以随机模式创建,则返回 true
,否则返回 false
。
val rebuild : ?random:bool ->
('a, 'b) t -> ('a, 'b) t
返回给定哈希表的副本。与 MoreLabels.Hashtbl.copy
不同,MoreLabels.Hashtbl.rebuild
h
将原始表 h
的所有 (key, value) 条目重新哈希。如果 h
已被随机化,或者可选的 random
参数为 true,或者默认情况下是创建随机化哈希表,则返回的哈希表将被随机化;有关更多信息,请参见 MoreLabels.Hashtbl.create
。
MoreLabels.Hashtbl.rebuild
可以安全地用于导入由旧版本的 MoreLabels.Hashtbl
模块构建的哈希表,然后将其编组到持久存储中。解组后,应用 MoreLabels.Hashtbl.rebuild
以生成当前版本的 MoreLabels.Hashtbl
模块的哈希表。
typestatistics =
Hashtbl.statistics
= {
|
num_bindings : |
(* | 表中存在的绑定数量。与 | *) |
|
num_buckets : |
(* | 表中的桶数。 | *) |
|
max_bucket_length : |
(* | 每个桶的最大绑定数。 | *) |
|
bucket_histogram : |
(* | 桶大小的直方图。此数组 | *) |
}
val stats : ('a, 'b) t -> statistics
Hashtbl.stats tbl
返回有关表 tbl
的统计信息:桶数、最大桶的大小、桶按大小的分布。
val to_seq : ('a, 'b) t -> ('a * 'b) Seq.t
遍历整个表。绑定在序列中出现的顺序未指定。但是,如果表中包含同一键的多个绑定,则它们按引入的反向顺序出现,即最新绑定最先出现。
如果在迭代期间修改哈希表,则行为未指定。
val to_seq_keys : ('a, 'b) t -> 'a Seq.t
与 Seq.map fst (to_seq m)
相同
val to_seq_values : ('a, 'b) t -> 'b Seq.t
与 Seq.map snd (to_seq m)
相同
val add_seq : ('a, 'b) t -> ('a * 'b) Seq.t -> unit
使用 MoreLabels.Hashtbl.add
将给定绑定添加到表中。
val replace_seq : ('a, 'b) t -> ('a * 'b) Seq.t -> unit
使用 MoreLabels.Hashtbl.replace
将给定绑定添加到表中。
val of_seq : ('a * 'b) Seq.t -> ('a, 'b) t
从给定绑定构建表。绑定按其在序列中出现的顺序添加,使用 MoreLabels.Hashtbl.replace_seq
,这意味着如果两对具有相同的键,则只有最新的键对将出现在表中。
函子接口允许使用特定比较和哈希函数,无论出于性能/安全考虑,还是因为键不可哈希/不可与多态内置函数比较。
例如,可能想要为整数键专门化一个表
module IntHash =
struct
type t = int
let equal i j = i=j
let hash i = i land max_int
end
module IntHashtbl = Hashtbl.Make(IntHash)
let h = IntHashtbl.create 17 in
IntHashtbl.add h 12 "hello"
这将创建一个新的模块 IntHashtbl
,以及一个新的类型 'a
,用于从
IntHashtbl.tint
到 'a
的表。在本例中,h
包含 string
值,因此其类型为 string IntHashtbl.t
。
请注意,新类型 'a IntHashtbl.t
与泛型接口的类型 ('a,'b) Hashtbl.t
不兼容。例如,Hashtbl.length h
将无法进行类型检查,必须使用 IntHashtbl.length
。
module type HashedType =sig
..end
函子 MoreLabels.Hashtbl.Make
的输入签名。
module type S =sig
..end
函子 MoreLabels.Hashtbl.Make
的输出签名。
module Make:
构建哈希表结构实现的函子。
module type SeededHashedType =sig
..end
函子 MoreLabels.Hashtbl.MakeSeeded
的输入签名。
module type SeededS =sig
..end
函子 MoreLabels.Hashtbl.MakeSeeded
的输出签名。
module MakeSeeded:functor (
H
:
SeededHashedType
) ->
SeededS
with type key = H.t and type 'a t = 'a Hashtbl.MakeSeeded(H).t
构建哈希表结构实现的函子。
val hash : 'a -> int
Hashtbl.hash x
将一个非负整数与任何类型的值相关联。保证如果 x = y
或 Stdlib.compare x y = 0
,则 hash x = hash y
。此外,hash
始终终止,即使在循环结构上也是如此。
val seeded_hash : int -> 'a -> int
MoreLabels.Hashtbl.hash
的变体,进一步由整数种子参数化。
val hash_param : int -> int -> 'a -> int
Hashtbl.hash_param meaningful total x
计算 x
的哈希值,具有与 hash
相同的属性。两个额外的整数参数 meaningful
和 total
提供对哈希的更精确控制。哈希对结构 x
执行广度优先、从左到右的遍历,在遇到 meaningful
个有意义的节点或遇到 total
个节点(有意义的或无意义的)后停止。如果用户指定的 total
超过某个值(目前为 256),则将其限制为该值。有意义的节点是:整数;浮点数;字符串;字符;布尔值;以及常量构造函数。 meaningful
和 total
的值越大,意味着计算最终哈希值时考虑的节点越多,因此发生冲突的可能性更小。但是,哈希需要更长时间。参数 meaningful
和 total
控制准确性和速度之间的权衡。作为默认选择, MoreLabels.Hashtbl.hash
和 MoreLabels.Hashtbl.seeded_hash
采用 meaningful = 10
和 total = 100
。
val seeded_hash_param : int -> int -> int -> 'a -> int
MoreLabels.Hashtbl.hash_param
的变体,进一步由整数种子参数化。用法: Hashtbl.seeded_hash_param meaningful total seed x
。
(* 0...99 *)
let seq = Seq.ints 0 |> Seq.take 100
(* build from Seq.t *)
# let tbl =
seq
|> Seq.map (fun x -> x, string_of_int x)
|> Hashtbl.of_seq
val tbl : (int, string) Hashtbl.t = <abstr>
# Hashtbl.length tbl
- : int = 100
# Hashtbl.find_opt tbl 32
- : string option = Some "32"
# Hashtbl.find_opt tbl 166
- : string option = None
# Hashtbl.replace tbl 166 "one six six"
- : unit = ()
# Hashtbl.find_opt tbl 166
- : string option = Some "one six six"
# Hashtbl.length tbl
- : int = 101
给定一个元素序列(此处为 Seq.t
),我们希望统计序列中每个不同元素出现的次数。一个简单的方法是使用一个哈希表,该哈希表将元素映射到它们的出现次数,假设这些元素是可比较且可哈希的。
这里我们说明了使用(ascii)字符(类型 char
)序列的原理。我们使用一个专门用于 char
的自定义 Char_tbl
。
# module Char_tbl = Hashtbl.Make(struct
type t = char
let equal = Char.equal
let hash = Hashtbl.hash
end)
(* count distinct occurrences of chars in [seq] *)
# let count_chars (seq : char Seq.t) : _ list =
let counts = Char_tbl.create 16 in
Seq.iter
(fun c ->
let count_c =
Char_tbl.find_opt counts c
|> Option.value ~default:0
in
Char_tbl.replace counts c (count_c + 1))
seq;
(* turn into a list *)
Char_tbl.fold (fun c n l -> (c,n) :: l) counts []
|> List.sort (fun (c1,_)(c2,_) -> Char.compare c1 c2)
val count_chars : Char_tbl.key Seq.t -> (Char.t * int) list = <fun>
(* basic seq from a string *)
# let seq = String.to_seq "hello world, and all the camels in it!"
val seq : char Seq.t = <fun>
# count_chars seq
- : (Char.t * int) list =
[(' ', 7); ('!', 1); (',', 1); ('a', 3); ('c', 1); ('d', 2); ('e', 3);
('h', 2); ('i', 2); ('l', 6); ('m', 1); ('n', 2); ('o', 2); ('r', 1);
('s', 1); ('t', 2); ('w', 1)]
(* "abcabcabc..." *)
# let seq2 =
Seq.cycle (String.to_seq "abc") |> Seq.take 31
val seq2 : char Seq.t = <fun>
# String.of_seq seq2
- : String.t = "abcabcabcabcabcabcabcabcabcabca"
# count_chars seq2
- : (Char.t * int) list = [('a', 11); ('b', 10); ('c', 10)]