fuhouyin/hello-algo
1
0
Fork 0
Code Issues Pull Requests Actions Packages Projects Releases Wiki Activity

Add the codes of hashmap (#553)

Browse Source 
of chaining and open addressing
This commit is contained in:
Yudong Jin 2023-06-14 02:01:06 +08:00 committed by GitHub
parent d3e597af94
commit 9563965a20
No known key found for this signature in database
GPG Key ID: 4AEE18F83AFDEB23
27 changed files with 1280 additions and 207 deletions
Show Stats Download Patch File Download Diff File Expand all files Collapse all files

2
README.md
View File

@ -37,7 +37,7 @@
- 源代码可一键运行，帮助读者在实践练习中提升编程技能，了解算法工作原理和数据结构底层实现；
- 鼓励读者互助学习，提问与评论通常可在两日内得到回复；
若本书对您有所帮助，请点个 Star :star: 支持一下，谢谢！
若本书对您有所帮助，请在页面右上角点个 Star :star: 支持一下，谢谢！
## 推荐语

38
codes/c/chapter_hashing/array_hash_map.c
View File

@ -10,24 +10,24 @@
# define HASH_MAP_DEFAULT_SIZE 100
/* 键值对 int->string */
struct Entry {
struct pair {
int key;
char *val;
};
typedef struct Entry Entry;
typedef struct pair pair;
/* 用于表示键值对、键、值的集合 */
struct MapSet {
struct mapSet {
void *set;
int len;
};
typedef struct MapSet MapSet;
typedef struct mapSet mapSet;
/* 基于数组简易实现的哈希表 */
struct ArrayHashMap {
Entry *buckets[HASH_MAP_DEFAULT_SIZE];
pair *buckets[HASH_MAP_DEFAULT_SIZE];
};
typedef struct ArrayHashMap ArrayHashMap;
@ -47,7 +47,7 @@ int hashFunc(int key) {
/* 查询操作 */
const char *get(const ArrayHashMap *d, const int key) {
int index = hashFunc(key);
const Entry *pair = d->buckets[index];
const pair *pair = d->buckets[index];
if (pair == NULL)
return NULL;
return pair->val;
@ -55,7 +55,7 @@ const char *get(const ArrayHashMap *d, const int key) {
/* 添加操作 */
void put(ArrayHashMap *d, const int key, const char *val) {
Entry *pair = malloc(sizeof(Entry));
pair *pair = malloc(sizeof(pair));
pair->key = key;
pair->val = malloc(strlen(val) + 1);
strcpy(pair->val, val);
@ -73,19 +73,19 @@ void removeItem(ArrayHashMap *d, const int key) {
}
/* 获取所有键值对 */
void entrySet(ArrayHashMap *d, MapSet *set) {
Entry *entries;
void pairSet(ArrayHashMap *d, mapSet *set) {
pair *entries;
int i = 0, index = 0;
int total = 0;
/* 统计有效 entry 数量 */
/* 统计有效键值对数量 */
for (i = 0; i < HASH_MAP_DEFAULT_SIZE; i++) {
if (d->buckets[i] != NULL) {
total++;
}
}
entries = malloc(sizeof(Entry) * total);
entries = malloc(sizeof(pair) * total);
for (i = 0; i < HASH_MAP_DEFAULT_SIZE; i++) {
if (d->buckets[i] != NULL) {
entries[index].key = d->buckets[i]->key;
@ -100,12 +100,12 @@ void entrySet(ArrayHashMap *d, MapSet *set) {
}
/* 获取所有键 */
void keySet(ArrayHashMap *d, MapSet *set) {
void keySet(ArrayHashMap *d, mapSet *set) {
int *keys;
int i = 0, index = 0;
int total = 0;
/* 统计有效 entry 数量 */
/* 统计有效键值对数量 */
for (i = 0; i < HASH_MAP_DEFAULT_SIZE; i++) {
if (d->buckets[i] != NULL) {
total++;
@ -125,12 +125,12 @@ void keySet(ArrayHashMap *d, MapSet *set) {
}
/* 获取所有值 */
void valueSet(ArrayHashMap *d, MapSet *set) {
void valueSet(ArrayHashMap *d, mapSet *set) {
char **vals;
int i = 0, index = 0;
int total = 0;
/* 统计有效 entry 数量 */
/* 统计有效键值对数量 */
for (i = 0; i < HASH_MAP_DEFAULT_SIZE; i++) {
if (d->buckets[i] != NULL) {
total++;
@ -152,9 +152,9 @@ void valueSet(ArrayHashMap *d, MapSet *set) {
/* 打印哈希表 */
void print(ArrayHashMap *d) {
int i;
MapSet set;
entrySet(d, &set);
Entry *entries = (Entry*) set.set;
mapSet set;
pairSet(d, &set);
pair *entries = (pair*) set.set;
for (i = 0; i < set.len; i++) {
printf("%d -> %s\n", entries[i].key, entries[i].val);
}
@ -193,7 +193,7 @@ int main() {
printf("\n遍历键值对 Key->Value\n");
print(map);
MapSet set;
mapSet set;
keySet(map, &set);
int *keys = (int*) set.set;

32
codes/cpp/chapter_hashing/array_hash_map.cpp
View File

@ -6,12 +6,12 @@
#include "../utils/common.hpp"
/* 键值对 int->String */
struct Entry {
/* 键值对 */
struct Pair {
public:
int key;
string val;
Entry(int key, string val) {
Pair(int key, string val) {
this->key = key;
this->val = val;
}
@ -20,12 +20,12 @@ struct Entry {
/* 基于数组简易实现的哈希表 */
class ArrayHashMap {
private:
vector<Entry *> buckets;
vector<Pair *> buckets;
public:
ArrayHashMap() {
// 初始化数组，包含 100 个桶
buckets = vector<Entry *>(100);
buckets = vector<Pair *>(100);
}
~ArrayHashMap() {
@ -45,7 +45,7 @@ class ArrayHashMap {
/* 查询操作 */
string get(int key) {
int index = hashFunc(key);
Entry *pair = buckets[index];
Pair *pair = buckets[index];
if (pair == nullptr)
return nullptr;
return pair->val;
@ -53,7 +53,7 @@ class ArrayHashMap {
/* 添加操作 */
void put(int key, string val) {
Entry *pair = new Entry(key, val);
Pair *pair = new Pair(key, val);
int index = hashFunc(key);
buckets[index] = pair;
}
@ -67,20 +67,20 @@ class ArrayHashMap {
}
/* 获取所有键值对 */
vector<Entry *> entrySet() {
vector<Entry *> entrySet;
for (Entry *pair : buckets) {
vector<Pair *> pairSet() {
vector<Pair *> pairSet;
for (Pair *pair : buckets) {
if (pair != nullptr) {
entrySet.push_back(pair);
pairSet.push_back(pair);
}
}
return entrySet;
return pairSet;
}
/* 获取所有键 */
vector<int> keySet() {
vector<int> keySet;
for (Entry *pair : buckets) {
for (Pair *pair : buckets) {
if (pair != nullptr) {
keySet.push_back(pair->key);
}
@ -91,7 +91,7 @@ class ArrayHashMap {
/* 获取所有值 */
vector<string> valueSet() {
vector<string> valueSet;
for (Entry *pair : buckets) {
for (Pair *pair : buckets) {
if (pair != nullptr) {
valueSet.push_back(pair->val);
}
@ -101,7 +101,7 @@ class ArrayHashMap {
/* 打印哈希表 */
void print() {
for (Entry *kv : entrySet()) {
for (Pair *kv : pairSet()) {
cout << kv->key << " -> " << kv->val << endl;
}
}
@ -135,7 +135,7 @@ int main() {
/* 遍历哈希表 */
cout << "\n遍历键值对 Key->Value" << endl;
for (auto kv : map.entrySet()) {
for (auto kv : map.pairSet()) {
cout << kv->key << " -> " << kv->val << endl;
}

149
codes/cpp/chapter_hashing/hash_map_chaining.cpp Normal file
View File

@ -0,0 +1,149 @@
/**
* File: hash_map_chaining.cpp
* Created Time: 2023-06-13
* Author: Krahets (krahets@163.com)
*/
#include "../utils/common.hpp"
/* 键值对 */
struct Pair {
public:
int key;
string val;
Pair(int key, string val) {
this->key = key;
this->val = val;
}
};
/* 链式地址哈希表 */
class HashMapChaining {
private:
int size; // 键值对数量
int capacity; // 哈希表容量
double loadThres; // 触发扩容的负载因子阈值
int extendRatio; // 扩容倍数
vector<vector<Pair *>> buckets; // 桶数组
public:
/* 构造方法 */
HashMapChaining() : size(0), capacity(4), loadThres(2.0 / 3), extendRatio(2) {
buckets.resize(capacity);
}
/* 哈希函数 */
int hashFunc(int key) {
return key % capacity;
}
/* 负载因子 */
double loadFactor() {
return (double)size / (double)capacity;
}
/* 查询操作 */
string get(int key) {
int index = hashFunc(key);
// 遍历桶，若找到 key 则返回对应 val
for (Pair *pair : buckets[index]) {
if (pair->key == key) {
return pair->val;
}
}
// 若未找到 key 则返回 nullptr
return nullptr;
}
/* 添加操作 */
void put(int key, string val) {
// 当负载因子超过阈值时，执行扩容
if (loadFactor() > loadThres) {
extend();
}
int index = hashFunc(key);
// 遍历桶，若遇到指定 key ，则更新对应 val 并返回
for (Pair *pair : buckets[index]) {
if (pair->key == key) {
pair->val = val;
return;
}
}
// 若无该 key ，则将键值对添加至尾部
buckets[index].push_back(new Pair(key, val));
size++;
}
/* 删除操作 */
void remove(int key) {
int index = hashFunc(key);
auto &bucket = buckets[index];
// 遍历桶，从中删除键值对
for (int i = 0; i < bucket.size(); i++) {
if (bucket[i]->key == key) {
Pair *tmp = bucket[i];
bucket.erase(bucket.begin() + i); // 从中删除键值对
delete tmp; // 释放内存
size--;
return;
}
}
}
/* 扩容哈希表 */
void extend() {
// 暂存原哈希表
vector<vector<Pair *>> bucketsTmp = buckets;
// 初始化扩容后的新哈希表
capacity *= extendRatio;
buckets.clear();
buckets.resize(capacity);
size = 0;
// 将键值对从原哈希表搬运至新哈希表
for (auto &bucket : bucketsTmp) {
for (Pair *pair : bucket) {
put(pair->key, pair->val);
}
}
}
/* 打印哈希表 */
void print() {
for (auto &bucket : buckets) {
cout << "[";
for (Pair *pair : bucket) {
cout << pair->key << " -> " << pair->val << ", ";
}
cout << "]\n";
}
}
};
/* Driver Code */
int main() {
/* 初始化哈希表 */
HashMapChaining map = HashMapChaining();
/* 添加操作 */
// 在哈希表中添加键值对 (key, value)
map.put(12836, "小哈");
map.put(15937, "小啰");
map.put(16750, "小算");
map.put(13276, "小法");
map.put(10583, "小鸭");
cout << "\n添加完成后，哈希表为\nKey -> Value" << endl;
map.print();
/* 查询操作 */
// 向哈希表输入键 key ，得到值 value
string name = map.get(13276);
cout << "\n输入学号 13276 ，查询到姓名 " << name << endl;
/* 删除操作 */
// 在哈希表中删除键值对 (key, value)
map.remove(12836);
cout << "\n删除 12836 后，哈希表为\nKey -> Value" << endl;
map.print();
return 0;
}

166
codes/cpp/chapter_hashing/hash_map_open_addressing.cpp Normal file
View File

@ -0,0 +1,166 @@
/**
* File: hash_map_open_addressing.cpp
* Created Time: 2023-06-13
* Author: Krahets (krahets@163.com)
*/
#include "../utils/common.hpp"
/* 键值对 */
struct Pair {
int key;
string val;
Pair(int k, string v) : key(k), val(v) {
}
};
/* 开放寻址哈希表 */
class HashMapOpenAddressing {
private:
int size; // 键值对数量
int capacity; // 哈希表容量
double loadThres; // 触发扩容的负载因子阈值
int extendRatio; // 扩容倍数
vector<Pair *> buckets; // 桶数组
Pair *removed; // 删除标记
public:
/* 构造方法 */
HashMapOpenAddressing() {
// 构造方法
size = 0;
capacity = 4;
loadThres = 2.0 / 3.0;
extendRatio = 2;
buckets = vector<Pair *>(capacity, nullptr);
removed = new Pair(-1, "-1");
}
/* 哈希函数 */
int hashFunc(int key) {
return key % capacity;
}
/* 负载因子 */
double loadFactor() {
return static_cast<double>(size) / capacity;
}
/* 查询操作 */
string get(int key) {
int index = hashFunc(key);
// 线性探测，从 index 开始向后遍历
for (int i = 0; i < capacity; i++) {
// 计算桶索引，越过尾部返回头部
int j = (index + i) % capacity;
// 若遇到空桶，说明无此 key ，则返回 nullptr
if (buckets[j] == nullptr)
return nullptr;
// 若遇到指定 key ，则返回对应 val
if (buckets[j]->key == key && buckets[j] != removed)
return buckets[j]->val;
}
return nullptr;
}
/* 添加操作 */
void put(int key, string val) {
// 当负载因子超过阈值时，执行扩容
if (loadFactor() > loadThres)
extend();
int index = hashFunc(key);
// 线性探测，从 index 开始向后遍历
for (int i = 0; i < capacity; i++) {
// 计算桶索引，越过尾部返回头部
int j = (index + i) % capacity;
// 若遇到空桶、或带有删除标记的桶，则将键值对放入该桶
if (buckets[j] == nullptr || buckets[j] == removed) {
buckets[j] = new Pair(key, val);
size += 1;
return;
}
// 若遇到指定 key ，则更新对应 val
if (buckets[j]->key == key) {
buckets[j]->val = val;
return;
}
}
}
/* 删除操作 */
void remove(int key) {
int index = hashFunc(key);
// 线性探测，从 index 开始向后遍历
for (int i = 0; i < capacity; i++) {
// 计算桶索引，越过尾部返回头部
int j = (index + i) % capacity;
// 若遇到空桶，说明无此 key ，则直接返回
if (buckets[j] == nullptr)
return;
// 若遇到指定 key ，则标记删除并返回
if (buckets[j]->key == key) {
delete buckets[j]; // 释放内存
buckets[j] = removed;
size -= 1;
return;
}
}
}
/* 扩容哈希表 */
void extend() {
// 暂存原哈希表
vector<Pair *> bucketsTmp = buckets;
// 初始化扩容后的新哈希表
capacity *= extendRatio;
buckets = vector<Pair *>(capacity, nullptr);
size = 0;
// 将键值对从原哈希表搬运至新哈希表
for (Pair *pair : bucketsTmp) {
if (pair != nullptr && pair != removed) {
put(pair->key, pair->val);
}
}
}
/* 打印哈希表 */
void print() {
for (auto &pair : buckets) {
if (pair != nullptr) {
cout << pair->key << " -> " << pair->val << endl;
} else {
cout << "nullptr" << endl;
}
}
}
};
/* Driver Code */
int main() {
/* 初始化哈希表 */
HashMapOpenAddressing map = HashMapOpenAddressing();
/* 添加操作 */
// 在哈希表中添加键值对 (key, value)
map.put(12836, "小哈");
map.put(15937, "小啰");
map.put(16750, "小算");
map.put(13276, "小法");
map.put(10583, "小鸭");
cout << "\n添加完成后，哈希表为\nKey -> Value" << endl;
map.print();
/* 查询操作 */
// 向哈希表输入键 key ，得到值 value
string name = map.get(13276);
cout << "\n输入学号 13276 ，查询到姓名 " << name << endl;
/* 删除操作 */
// 在哈希表中删除键值对 (key, value)
map.remove(16750);
cout << "\n删除 16750 后，哈希表为\nKey -> Value" << endl;
map.print();
return 0;
}

6
codes/csharp/chapter_graph/graph_adjacency_list.cs
View File

@ -68,11 +68,11 @@ public class GraphAdjList {
/* 打印邻接表 */
public void print() {
Console.WriteLine("邻接表 =");
foreach (KeyValuePair<Vertex, List<Vertex>> entry in adjList) {
foreach (KeyValuePair<Vertex, List<Vertex>> pair in adjList) {
List<int> tmp = new List<int>();
foreach (Vertex vertex in entry.Value)
foreach (Vertex vertex in pair.Value)
tmp.Add(vertex.val);
Console.WriteLine(entry.Key.val + ": [" + string.Join(", ", tmp) + "],");
Console.WriteLine(pair.Key.val + ": [" + string.Join(", ", tmp) + "],");
}
}
}

28
codes/csharp/chapter_hashing/array_hash_map.cs
View File

@ -7,10 +7,10 @@
namespace hello_algo.chapter_hashing;
/* 键值对 int->string */
class Entry {
class Pair {
public int key;
public string val;
public Entry(int key, string val) {
public Pair(int key, string val) {
this.key = key;
this.val = val;
}
@ -18,7 +18,7 @@ class Entry {
/* 基于数组简易实现的哈希表 */
class ArrayHashMap {
private List<Entry?> buckets;
private List<Pair?> buckets;
public ArrayHashMap() {
// 初始化数组，包含 100 个桶
buckets = new();
@ -36,14 +36,14 @@ class ArrayHashMap {
/* 查询操作 */
public string? get(int key) {
int index = hashFunc(key);
Entry? pair = buckets[index];
Pair? pair = buckets[index];
if (pair == null) return null;
return pair.val;
}
/* 添加操作 */
public void put(int key, string val) {
Entry pair = new Entry(key, val);
Pair pair = new Pair(key, val);
int index = hashFunc(key);
buckets[index] = pair;
}
@ -56,19 +56,19 @@ class ArrayHashMap {
}
/* 获取所有键值对 */
public List<Entry> entrySet() {
List<Entry> entrySet = new();
foreach (Entry? pair in buckets) {
public List<Pair> pairSet() {
List<Pair> pairSet = new();
foreach (Pair? pair in buckets) {
if (pair != null)
entrySet.Add(pair);
pairSet.Add(pair);
}
return entrySet;
return pairSet;
}
/* 获取所有键 */
public List<int> keySet() {
List<int> keySet = new();
foreach (Entry? pair in buckets) {
foreach (Pair? pair in buckets) {
if (pair != null)
keySet.Add(pair.key);
}
@ -78,7 +78,7 @@ class ArrayHashMap {
/* 获取所有值 */
public List<string> valueSet() {
List<string> valueSet = new();
foreach (Entry? pair in buckets) {
foreach (Pair? pair in buckets) {
if (pair != null)
valueSet.Add(pair.val);
}
@ -87,7 +87,7 @@ class ArrayHashMap {
/* 打印哈希表 */
public void print() {
foreach (Entry kv in entrySet()) {
foreach (Pair kv in pairSet()) {
Console.WriteLine(kv.key + " -> " + kv.val);
}
}
@ -123,7 +123,7 @@ public class array_hash_map {
/* 遍历哈希表 */
Console.WriteLine("\n遍历键值对 Key->Value");
foreach (Entry kv in map.entrySet()) {
foreach (Pair kv in map.pairSet()) {
Console.WriteLine(kv.key + " -> " + kv.val);
}
Console.WriteLine("\n单独遍历键 Key");

30
codes/dart/chapter_hashing/array_hash_map.dart
View File

@ -4,16 +4,16 @@
* Author: liuyuxin (gvenusleo@gmail.com)
*/
/* 键值对 int -> String */
class Entry {
/* 键值对 */
class Pair {
int key;
String val;
Entry(this.key, this.val);
Pair(this.key, this.val);
}
/* 基于数组简易实现的哈希表 */
class ArrayHashMap {
late List<Entry?> _buckets;
late List<Pair?> _buckets;
ArrayHashMap() {
// 初始化数组，包含 100 个桶
@ -29,7 +29,7 @@ class ArrayHashMap {
/* 查询操作 */
String? get(int key) {
final int index = _hashFunc(key);
final Entry? pair = _buckets[index];
final Pair? pair = _buckets[index];
if (pair == null) {
return null;
}
@ -38,7 +38,7 @@ class ArrayHashMap {
/* 添加操作 */
void put(int key, String val) {
final Entry pair = Entry(key, val);
final Pair pair = Pair(key, val);
final int index = _hashFunc(key);
_buckets[index] = pair;
}
@ -50,20 +50,20 @@ class ArrayHashMap {
}
/* 获取所有键值对 */
List<Entry> entrySet() {
List<Entry> entrySet = [];
for (final Entry? pair in _buckets) {
List<Pair> pairSet() {
List<Pair> pairSet = [];
for (final Pair? pair in _buckets) {
if (pair != null) {
entrySet.add(pair);
pairSet.add(pair);
}
}
return entrySet;
return pairSet;
}
/* 获取所有键 */
List<int> keySet() {
List<int> keySet = [];
for (final Entry? pair in _buckets) {
for (final Pair? pair in _buckets) {
if (pair != null) {
keySet.add(pair.key);
}
@ -74,7 +74,7 @@ class ArrayHashMap {
/* 获取所有值 */
List<String> values() {
List<String> valueSet = [];
for (final Entry? pair in _buckets) {
for (final Pair? pair in _buckets) {
if (pair != null) {
valueSet.add(pair.val);
}
@ -84,7 +84,7 @@ class ArrayHashMap {
/* 打印哈希表 */
void printHashMap() {
for (final Entry kv in entrySet()) {
for (final Pair kv in pairSet()) {
print("${kv.key} -> ${kv.val}");
}
}
@ -118,7 +118,7 @@ void main() {
/* 遍历哈希表 */
print("\n遍历键值对 Key->Value");
map.entrySet().forEach((kv) => print("${kv.key} -> ${kv.val}"));
map.pairSet().forEach((kv) => print("${kv.key} -> ${kv.val}"));
print("\n单独遍历键 Key");
map.keySet().forEach((key) => print("$key"));
print("\n单独遍历值 Value");

14
codes/go/chapter_hashing/array_hash_map.go
View File

@ -6,21 +6,21 @@ package chapter_hashing
import "fmt"
/* 键值对 int->String */
type entry struct {
/* 键值对 */
type pair struct {
key int
val string
}
/* 基于数组简易实现的哈希表 */
type arrayHashMap struct {
buckets []*entry
buckets []*pair
}
/* 初始化哈希表 */
func newArrayHashMap() *arrayHashMap {
// 初始化数组，包含 100 个桶
buckets := make([]*entry, 100)
buckets := make([]*pair, 100)
return &arrayHashMap{buckets: buckets}
}
@ -42,7 +42,7 @@ func (a *arrayHashMap) get(key int) string {
/* 添加操作 */
func (a *arrayHashMap) put(key int, val string) {
pair := &entry{key: key, val: val}
pair := &pair{key: key, val: val}
index := a.hashFunc(key)
a.buckets[index] = pair
}
@ -55,8 +55,8 @@ func (a *arrayHashMap) remove(key int) {
}
/* 获取所有键对 */
func (a *arrayHashMap) entrySet() []*entry {
var pairs []*entry
func (a *arrayHashMap) pairSet() []*pair {
var pairs []*pair
for _, pair := range a.buckets {
if pair != nil {
pairs = append(pairs, pair)

2
codes/go/chapter_hashing/array_hash_map_test.go
View File

@ -36,7 +36,7 @@ func TestArrayHashMap(t *testing.T) {
/* 遍历哈希表 */
fmt.Println("\n遍历键值对 Key->Value")
for _, kv := range mapp.entrySet() {
for _, kv := range mapp.pairSet() {
fmt.Println(kv.key, " -> ", kv.val)
}

6
codes/java/chapter_graph/graph_adjacency_list.java
View File

@ -71,11 +71,11 @@ class GraphAdjList {
/* 打印邻接表 */
public void print() {
System.out.println("邻接表 =");
for (Map.Entry<Vertex, List<Vertex>> entry : adjList.entrySet()) {
for (Map.Entry<Vertex, List<Vertex>> pair : adjList.entrySet()) {
List<Integer> tmp = new ArrayList<>();
for (Vertex vertex : entry.getValue())
for (Vertex vertex : pair.getValue())
tmp.add(vertex.val);
System.out.println(entry.getKey().val + ": " + tmp + ",");
System.out.println(pair.getKey().val + ": " + tmp + ",");
}
}
}

30
codes/java/chapter_hashing/array_hash_map.java
View File

@ -8,12 +8,12 @@ package chapter_hashing;
import java.util.*;
/* 键值对 int->String */
class Entry {
/* 键值对 */
class Pair {
public int key;
public String val;
public Entry(int key, String val) {
public Pair(int key, String val) {
this.key = key;
this.val = val;
}
@ -21,7 +21,7 @@ class Entry {
/* 基于数组简易实现的哈希表 */
class ArrayHashMap {
private List<Entry> buckets;
private List<Pair> buckets;
public ArrayHashMap() {
// 初始化数组，包含 100 个桶
@ -40,7 +40,7 @@ class ArrayHashMap {
/* 查询操作 */
public String get(int key) {
int index = hashFunc(key);
Entry pair = buckets.get(index);
Pair pair = buckets.get(index);
if (pair == null)
return null;
return pair.val;
@ -48,7 +48,7 @@ class ArrayHashMap {
/* 添加操作 */
public void put(int key, String val) {
Entry pair = new Entry(key, val);
Pair pair = new Pair(key, val);
int index = hashFunc(key);
buckets.set(index, pair);
}
@ -61,19 +61,19 @@ class ArrayHashMap {
}
/* 获取所有键值对 */
public List<Entry> entrySet() {
List<Entry> entrySet = new ArrayList<>();
for (Entry pair : buckets) {
public List<Pair> pairSet() {
List<Pair> pairSet = new ArrayList<>();
for (Pair pair : buckets) {
if (pair != null)
entrySet.add(pair);
pairSet.add(pair);
}
return entrySet;
return pairSet;
}
/* 获取所有键 */
public List<Integer> keySet() {
List<Integer> keySet = new ArrayList<>();
for (Entry pair : buckets) {
for (Pair pair : buckets) {
if (pair != null)
keySet.add(pair.key);
}
@ -83,7 +83,7 @@ class ArrayHashMap {
/* 获取所有值 */
public List<String> valueSet() {
List<String> valueSet = new ArrayList<>();
for (Entry pair : buckets) {
for (Pair pair : buckets) {
if (pair != null)
valueSet.add(pair.val);
}
@ -92,7 +92,7 @@ class ArrayHashMap {
/* 打印哈希表 */
public void print() {
for (Entry kv : entrySet()) {
for (Pair kv : pairSet()) {
System.out.println(kv.key + " -> " + kv.val);
}
}
@ -126,7 +126,7 @@ public class array_hash_map {
/* 遍历哈希表 */
System.out.println("\n遍历键值对 Key->Value");
for (Entry kv : map.entrySet()) {
for (Pair kv : map.pairSet()) {
System.out.println(kv.key + " -> " + kv.val);
}
System.out.println("\n单独遍历键 Key");

157
codes/java/chapter_hashing/hash_map_chaining.java Normal file
View File

@ -0,0 +1,157 @@
/**
* File: hash_map_chaining.java
* Created Time: 2023-06-13
* Author: Krahets (krahets@163.com)
*/
package chapter_hashing;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
/* 键值对 */
class Pair {
public int key;
public String val;
public Pair(int key, String val) {
this.key = key;
this.val = val;
}
}
/* 链式地址哈希表 */
class HashMapChaining {
int size; // 键值对数量
int capacity; // 哈希表容量
double loadThres; // 触发扩容的负载因子阈值
int extendRatio; // 扩容倍数
List<List<Pair>> buckets; // 桶数组
/* 构造方法 */
public HashMapChaining() {
size = 0;
capacity = 4;
loadThres = 2 / 3.0;
extendRatio = 2;
buckets = new ArrayList<>(capacity);
for (int i = 0; i < capacity; i++) {
buckets.add(new ArrayList<>());
}
}
/* 哈希函数 */
int hashFunc(int key) {
return key % capacity;
}
/* 负载因子 */
double loadFactor() {
return (double) size / capacity;
}
/* 查询操作 */
String get(int key) {
int index = hashFunc(key);
List<Pair> bucket = buckets.get(index);
// 遍历桶，若找到 key 则返回对应 val
for (Pair pair : bucket) {
if (pair.key == key) {
return pair.val;
}
}
// 若未找到 key 则返回 null
return null;
}
/* 添加操作 */
void put(int key, String val) {
// 当负载因子超过阈值时，执行扩容
if (loadFactor() > loadThres) {
extend();
}
int index = hashFunc(key);
List<Pair> bucket = buckets.get(index);
// 遍历桶，若遇到指定 key ，则更新对应 val 并返回
for (Pair pair : bucket) {
if (pair.key == key) {
pair.val = val;
return;
}
}
// 若无该 key ，则将键值对添加至尾部
Pair pair = new Pair(key, val);
bucket.add(pair);
size++;
}
/* 删除操作 */
void remove(int key) {
int index = hashFunc(key);
List<Pair> bucket = buckets.get(index);
// 遍历桶，从中删除键值对
for (Pair pair : bucket) {
if (pair.key == key)
bucket.remove(pair);
}
size--;
}
/* 扩容哈希表 */
void extend() {
// 暂存原哈希表
List<List<Pair>> bucketsTmp = buckets;
// 初始化扩容后的新哈希表
capacity *= extendRatio;
buckets = new ArrayList<>(capacity);
for (int i = 0; i < capacity; i++) {
buckets.add(new ArrayList<>());
}
size = 0;
// 将键值对从原哈希表搬运至新哈希表
for (List<Pair> bucket : bucketsTmp) {
for (Pair pair : bucket) {
put(pair.key, pair.val);
}
}
}
/* 打印哈希表 */
void print() {
for (List<Pair> bucket : buckets) {
List<String> res = new ArrayList<>();
for (Pair pair : bucket) {
res.add(pair.key + " -> " + pair.val);
}
System.out.println(res);
}
}
}
public class hash_map_chaining {
public static void main(String[] args) {
/* 初始化哈希表 */
HashMapChaining map = new HashMapChaining();
/* 添加操作 */
// 在哈希表中添加键值对 (key, value)
map.put(12836, "小哈");
map.put(15937, "小啰");
map.put(16750, "小算");
map.put(13276, "小法");
map.put(10583, "小鸭");
System.out.println("\n添加完成后，哈希表为\nKey -> Value");
map.print();
/* 查询操作 */
// 向哈希表输入键 key ，得到值 value
String name = map.get(13276);
System.out.println("\n输入学号 13276 ，查询到姓名 " + name);
/* 删除操作 */
// 在哈希表中删除键值对 (key, value)
map.remove(12836);
System.out.println("\n删除 12836 后，哈希表为\nKey -> Value");
map.print();
}
}

165
codes/java/chapter_hashing/hash_map_open_addressing.java Normal file
View File

@ -0,0 +1,165 @@
/**
* File: hash_map_chaining.java
* Created Time: 2023-06-13
* Author: Krahets (krahets@163.com)
*/
package chapter_hashing;
/* 键值对 */
class Pair {
public int key;
public String val;
public Pair(int key, String val) {
this.key = key;
this.val = val;
}
}
/* 开放寻址哈希表 */
class HashMapOpenAddressing {
private int size; // 键值对数量
private int capacity; // 哈希表容量
private double loadThres; // 触发扩容的负载因子阈值
private int extendRatio; // 扩容倍数
private Pair[] buckets; // 桶数组
private Pair removed; // 删除标记
/* 构造方法 */
public HashMapOpenAddressing() {
size = 0;
capacity = 4;
loadThres = 2.0 / 3.0;
extendRatio = 2;
buckets = new Pair[capacity];
removed = new Pair(-1, "-1");
}
/* 哈希函数 */
public int hashFunc(int key) {
return key % capacity;
}
/* 负载因子 */
public double loadFactor() {
return (double) size / capacity;
}
/* 查询操作 */
public String get(int key) {
int index = hashFunc(key);
// 线性探测，从 index 开始向后遍历
for (int i = 0; i < capacity; i++) {
// 计算桶索引，越过尾部返回头部
int j = (index + i) % capacity;
// 若遇到空桶，说明无此 key ，则返回 null
if (buckets[j] == null)
return null;
// 若遇到指定 key ，则返回对应 val
if (buckets[j].key == key && buckets[j] != removed)
return buckets[j].val;
}
return null;
}
/* 添加操作 */
public void put(int key, String val) {
// 当负载因子超过阈值时，执行扩容
if (loadFactor() > loadThres) {
extend();
}
int index = hashFunc(key);
// 线性探测，从 index 开始向后遍历
for (int i = 0; i < capacity; i++) {
// 计算桶索引，越过尾部返回头部
int j = (index + i) % capacity;
// 若遇到空桶、或带有删除标记的桶，则将键值对放入该桶
if (buckets[j] == null || buckets[j] == removed) {
buckets[j] = new Pair(key, val);
size += 1;
return;
}
// 若遇到指定 key ，则更新对应 val
if (buckets[j].key == key) {
buckets[j].val = val;
return;
}
}
}
/* 删除操作 */
public void remove(int key) {
int index = hashFunc(key);
// 线性探测，从 index 开始向后遍历
for (int i = 0; i < capacity; i++) {
// 计算桶索引，越过尾部返回头部
int j = (index + i) % capacity;
// 若遇到空桶，说明无此 key ，则直接返回
if (buckets[j] == null) {
return;
}
// 若遇到指定 key ，则标记删除并返回
if (buckets[j].key == key) {
buckets[j] = removed;
size -= 1;
return;
}
}
}
/* 扩容哈希表 */
public void extend() {
// 暂存原哈希表
Pair[] bucketsTmp = buckets;
// 初始化扩容后的新哈希表
capacity *= extendRatio;
buckets = new Pair[capacity];
size = 0;
// 将键值对从原哈希表搬运至新哈希表
for (Pair pair : bucketsTmp) {
if (pair != null && pair != removed) {
put(pair.key, pair.val);
}
}
}
/* 打印哈希表 */
public void print() {
for (Pair pair : buckets) {
if (pair != null) {
System.out.println(pair.key + " -> " + pair.val);
} else {
System.out.println("null");
}
}
}
}
public class hash_map_open_addressing {
public static void main(String[] args) {
/* 初始化哈希表 */
HashMapOpenAddressing map = new HashMapOpenAddressing();
/* 添加操作 */
// 在哈希表中添加键值对 (key, value)
map.put(12836, "小哈");
map.put(15937, "小啰");
map.put(16750, "小算");
map.put(13276, "小法");
map.put(10583, "小鸭");
System.out.println("\n添加完成后，哈希表为\nKey -> Value");
map.print();
/* 查询操作 */
// 向哈希表输入键 key ，得到值 value
String name = map.get(13276);
System.out.println("\n输入学号 13276 ，查询到姓名 " + name);
/* 删除操作 */
// 在哈希表中删除键值对 (key, value)
map.remove(16750);
System.out.println("\n删除 16750 后，哈希表为\nKey -> Value");
map.print();
}
}

24
codes/javascript/chapter_hashing/array_hash_map.js
View File

@ -5,7 +5,7 @@
*/
/* 键值对 Number -> String */
class Entry {
class Pair {
constructor(key, val) {
this.key = key;
this.val = val;
@ -28,15 +28,15 @@ class ArrayHashMap {
/* 查询操作 */
get(key) {
let index = this.#hashFunc(key);
let entry = this.#buckets[index];
if (entry === null) return null;
return entry.val;
let pair = this.#buckets[index];
if (pair === null) return null;
return pair.val;
}
/* 添加操作 */
set(key, val) {
let index = this.#hashFunc(key);
this.#buckets[index] = new Entry(key, val);
this.#buckets[index] = new Pair(key, val);
}
/* 删除操作 */
@ -81,10 +81,10 @@ class ArrayHashMap {
/* 打印哈希表 */
print() {
let entrySet = this.entries();
for (const entry of entrySet) {
if (!entry) continue;
console.info(`${entry.key} -> ${entry.val}`);
let pairSet = this.entries();
for (const pair of pairSet) {
if (!pair) continue;
console.info(`${pair.key} -> ${pair.val}`);
}
}
}
@ -115,9 +115,9 @@ map.print();
/* 遍历哈希表 */
console.info('\n遍历键值对 Key->Value');
for (const entry of map.entries()) {
if (!entry) continue;
console.info(entry.key + ' -> ' + entry.val);
for (const pair of map.entries()) {
if (!pair) continue;
console.info(pair.key + ' -> ' + pair.val);
}
console.info('\n单独遍历键 Key');
for (const key of map.keys()) {

20
codes/python/chapter_hashing/array_hash_map.py
View File

@ -5,8 +5,8 @@ Author: msk397 (machangxinq@gmail.com)
"""
class Entry:
"""键值对 int->String"""
class Pair:
"""键值对"""
def __init__(self, key: int, val: str):
self.key = key
@ -19,7 +19,7 @@ class ArrayHashMap:
def __init__(self):
"""构造方法"""
# 初始化数组，包含 100 个桶
self.buckets: list[Entry | None] = [None] * 100
self.buckets: list[Pair | None] = [None] * 100
def hash_func(self, key: int) -> int:
"""哈希函数"""
@ -29,26 +29,26 @@ class ArrayHashMap:
def get(self, key: int) -> str:
"""查询操作"""
index: int = self.hash_func(key)
pair: Entry = self.buckets[index]
pair: Pair = self.buckets[index]
if pair is None:
return None
return pair.val
def put(self, key: int, val: str) -> None:
def put(self, key: int, val: str):
"""添加操作"""
pair = Entry(key, val)
pair = Pair(key, val)
index: int = self.hash_func(key)
self.buckets[index] = pair
def remove(self, key: int) -> None:
def remove(self, key: int):
"""删除操作"""
index: int = self.hash_func(key)
# 置为 None ，代表删除
self.buckets[index] = None
def entry_set(self) -> list[Entry]:
def entry_set(self) -> list[Pair]:
"""获取所有键值对"""
result: list[Entry] = []
result: list[Pair] = []
for pair in self.buckets:
if pair is not None:
result.append(pair)
@ -70,7 +70,7 @@ class ArrayHashMap:
result.append(pair.val)
return result
def print(self) -> None:
def print(self):
"""打印哈希表"""
for pair in self.buckets:
if pair is not None:

119
codes/python/chapter_hashing/hash_map_chaining.py Normal file
View File

@ -0,0 +1,119 @@
"""
File: hash_map_chaining.py
Created Time: 2023-06-13
Author: Krahets (krahets@163.com)
"""
class Pair:
"""键值对"""
def __init__(self, key: int, val: str):
self.key = key
self.val = val
class HashMapChaining:
"""链式地址哈希表"""
def __init__(self):
"""构造方法"""
self.size = 0 # 键值对数量
self.capacity = 4 # 哈希表容量
self.load_thres = 2 / 3 # 触发扩容的负载因子阈值
self.extend_ratio = 2 # 扩容倍数
self.buckets = [[] for _ in range(self.capacity)] # 桶数组
def hash_func(self, key: int) -> int:
"""哈希函数"""
return key % self.capacity
def load_factor(self) -> float:
"""负载因子"""
return self.size / self.capacity
def get(self, key: int) -> str:
"""查询操作"""
index = self.hash_func(key)
bucket = self.buckets[index]
# 遍历桶，若找到 key 则返回对应 val
for pair in bucket:
if pair.key == key:
return pair.val
# 若未找到 key 则返回 None
return None
def put(self, key: int, val: str):
"""添加操作"""
# 当负载因子超过阈值时，执行扩容
if self.load_factor() > self.load_thres:
self.extend()
index = self.hash_func(key)
bucket = self.buckets[index]
# 遍历桶，若遇到指定 key ，则更新对应 val 并返回
for pair in bucket:
if pair.key == key:
pair.val = val
return
# 若无该 key ，则将键值对添加至尾部
pair = Pair(key, val)
bucket.append(pair)
self.size += 1
def remove(self, key: int):
"""删除操作"""
index = self.hash_func(key)
bucket = self.buckets[index]
# 遍历桶，从中删除键值对
for pair in bucket:
if pair.key == key:
bucket.remove(pair)
self.size -= 1
return
def extend(self):
"""扩容哈希表"""
# 暂存原哈希表
buckets = self.buckets
# 初始化扩容后的新哈希表
self.capacity *= self.extend_ratio
self.buckets = [[] for _ in range(self.capacity)]
self.size = 0
# 将键值对从原哈希表搬运至新哈希表
for bucket in buckets:
for pair in bucket:
self.put(pair.key, pair.val)
def print(self):
"""打印哈希表"""
for bucket in self.buckets:
res = []
for pair in bucket:
res.append(str(pair.key) + " -> " + pair.val)
print(res)
"""Driver Code"""
if __name__ == "__main__":
# 测试代码
hashmap = HashMapChaining()
# 添加操作
# 在哈希表中添加键值对 (key, value)
hashmap.put(12836, "小哈")
hashmap.put(15937, "小啰")
hashmap.put(16750, "小算")
hashmap.put(13276, "小法")
hashmap.put(10583, "小鸭")
print("\n添加完成后，哈希表为\n[Key1 -> Value1, Key2 -> Value2, ...]")
hashmap.print()
# 查询操作
# 向哈希表输入键 key ，得到值 value
name = hashmap.get(13276)
print("\n输入学号 13276 ，查询到姓名 " + name)
# 删除操作
# 在哈希表中删除键值对 (key, value)
hashmap.remove(12836)
print("\n删除 12836 后，哈希表为\n[Key1 -> Value1, Key2 -> Value2, ...]")
hashmap.print()

132
codes/python/chapter_hashing/hash_map_open_addressing.py Normal file
View File

@ -0,0 +1,132 @@
"""
File: hash_map_open_addressing.py
Created Time: 2023-06-13
Author: Krahets (krahets@163.com)
"""
class Pair:
"""键值对"""
def __init__(self, key: int, val: str):
self.key = key
self.val = val
class HashMapOpenAddressing:
"""开放寻址哈希表"""
def __init__(self):
"""构造方法"""
self.size = 0 # 键值对数量
self.capacity = 4 # 哈希表容量
self.load_thres = 2 / 3 # 触发扩容的负载因子阈值
self.extend_ratio = 2 # 扩容倍数
self.buckets: list[Pair | None] = [None] * self.capacity # 桶数组
self.removed = Pair(-1, "-1") # 删除标记
def hash_func(self, key: int) -> int:
"""哈希函数"""
return key % self.capacity
def load_factor(self) -> float:
"""负载因子"""
return self.size / self.capacity
def get(self, key: int) -> str:
"""查询操作"""
index = self.hash_func(key)
# 线性探测，从 index 开始向后遍历
for i in range(self.capacity):
# 计算桶索引，越过尾部返回头部
j = (index + i) % self.capacity
# 若遇到空桶，说明无此 key ，则返回 None
if self.buckets[j] is None:
return None
# 若遇到指定 key ，则返回对应 val
if self.buckets[j].key == key and self.buckets[j] != self.removed:
return self.buckets[j].val
def put(self, key: int, val: str):
"""添加操作"""
# 当负载因子超过阈值时，执行扩容
if self.load_factor() > self.load_thres:
self.extend()
index = self.hash_func(key)
# 线性探测，从 index 开始向后遍历
for i in range(self.capacity):
# 计算桶索引，越过尾部返回头部
j = (index + i) % self.capacity
# 若遇到空桶、或带有删除标记的桶，则将键值对放入该桶
if self.buckets[j] in [None, self.removed]:
self.buckets[j] = Pair(key, val)
self.size += 1
return
# 若遇到指定 key ，则更新对应 val
if self.buckets[j].key == key:
self.buckets[j].val = val
return
def remove(self, key: int):
"""删除操作"""
index = self.hash_func(key)
# 线性探测，从 index 开始向后遍历
for i in range(self.capacity):
# 计算桶索引，越过尾部返回头部
j = (index + i) % self.capacity
# 若遇到空桶，说明无此 key ，则直接返回
if self.buckets[j] is None:
return
# 若遇到指定 key ，则标记删除并返回
if self.buckets[j].key == key:
self.buckets[j] = self.removed
self.size -= 1
return
def extend(self):
"""扩容哈希表"""
# 暂存原哈希表
buckets_tmp = self.buckets
# 初始化扩容后的新哈希表
self.capacity *= self.extend_ratio
self.buckets = [None] * self.capacity
self.size = 0
# 将键值对从原哈希表搬运至新哈希表
for pair in buckets_tmp:
if pair not in [None, self.removed]:
self.put(pair.key, pair.val)
def print(self) -> None:
"""打印哈希表"""
for pair in self.buckets:
if pair is not None:
print(pair.key, "->", pair.val)
else:
print("None")
"""Driver Code"""
if __name__ == "__main__":
# 测试代码
hashmap = HashMapOpenAddressing()
# 添加操作
# 在哈希表中添加键值对 (key, val)
hashmap.put(12836, "小哈")
hashmap.put(15937, "小啰")
hashmap.put(16750, "小算")
hashmap.put(13276, "小法")
hashmap.put(10583, "小鸭")
print("\n添加完成后，哈希表为\nKey -> Value")
hashmap.print()
# 查询操作
# 向哈希表输入键 key ，得到值 val
name = hashmap.get(13276)
print("\n输入学号 13276 ，查询到姓名 " + name)
# 删除操作
# 在哈希表中删除键值对 (key, val)
hashmap.remove(16750)
print("\n删除 16750 后，哈希表为\nKey -> Value")
hashmap.print()

26
codes/rust/chapter_hashing/array_hash_map.rs
View File

@ -5,14 +5,14 @@
*/
#[derive(Debug, Clone)]
/* 键值对 int->String */
pub struct Entry {
/* 键值对 */
pub struct Pair {
pub key: i32,
pub val: String,
}
/* 基于数组简易实现的哈希表 */
pub struct ArrayHashMap { buckets: Vec<Option<Entry>> }
pub struct ArrayHashMap { buckets: Vec<Option<Pair>> }
impl ArrayHashMap {
pub fn new() -> ArrayHashMap {
@ -28,13 +28,13 @@ impl ArrayHashMap {
/* 查询操作 */
pub fn get(&self, key: i32) -> Option<&String> {
let index = self.hash_func(key);
self.buckets[index].as_ref().map(|entry| &entry.val)
self.buckets[index].as_ref().map(|pair| &pair.val)
}
/* 添加操作 */
pub fn put(&mut self, key: i32, val: &str) {
let index = self.hash_func(key);
self.buckets[index] = Some(Entry {
self.buckets[index] = Some(Pair {
key,
val: val.to_string(),
});
@ -47,24 +47,24 @@ impl ArrayHashMap {
}
/* 获取所有键值对 */
pub fn entry_set(&self) -> Vec<&Entry> {
self.buckets.iter().filter_map(|entry| entry.as_ref()).collect()
pub fn entry_set(&self) -> Vec<&Pair> {
self.buckets.iter().filter_map(|pair| pair.as_ref()).collect()
}
/* 获取所有键 */
pub fn key_set(&self) -> Vec<&i32> {
self.buckets.iter().filter_map(|entry| entry.as_ref().map(|entry| &entry.key)).collect()
self.buckets.iter().filter_map(|pair| pair.as_ref().map(|pair| &pair.key)).collect()
}
/* 获取所有值 */
pub fn value_set(&self) -> Vec<&String> {
self.buckets.iter().filter_map(|entry| entry.as_ref().map(|entry| &entry.val)).collect()
self.buckets.iter().filter_map(|pair| pair.as_ref().map(|pair| &pair.val)).collect()
}
/* 打印哈希表 */
pub fn print(&self) {
for entry in self.entry_set() {
println!("{} -> {}", entry.key, entry.val);
for pair in self.entry_set() {
println!("{} -> {}", pair.key, pair.val);
}
}
}
@ -95,8 +95,8 @@ fn main() {
/* 遍历哈希表 */
println!("\n遍历键值对 Key->Value");
for entry in map.entry_set() {
println!("{} -> {}", entry.key, entry.val);
for pair in map.entry_set() {
println!("{} -> {}", pair.key, pair.val);
}
println!("\n单独遍历键 Key");

6
codes/swift/chapter_graph/graph_adjacency_list.swift
View File

@ -72,12 +72,12 @@ public class GraphAdjList {
/* 打印邻接表 */
public func print() {
Swift.print("邻接表 =")
for entry in adjList {
for pair in adjList {
var tmp: [Int] = []
for vertex in entry.value {
for vertex in pair.value {
tmp.append(vertex.val)
}
Swift.print("\(entry.key.val): \(tmp),")
Swift.print("\(pair.key.val): \(tmp),")
}
}
}

24
codes/swift/chapter_hashing/array_hash_map.swift
View File

@ -4,8 +4,8 @@
* Author: nuomi1 (nuomi1@qq.com)
*/
/* 键值对 int->String */
class Entry {
/* 键值对 */
class Pair {
var key: Int
var val: String
@ -17,7 +17,7 @@ class Entry {
/* 基于数组简易实现的哈希表 */
class ArrayHashMap {
private var buckets: [Entry?] = []
private var buckets: [Pair?] = []
init() {
// 初始化数组，包含 100 个桶
@ -41,7 +41,7 @@ class ArrayHashMap {
/* 添加操作 */
func put(key: Int, val: String) {
let pair = Entry(key: key, val: val)
let pair = Pair(key: key, val: val)
let index = hashFunc(key: key)
buckets[index] = pair
}
@ -54,14 +54,14 @@ class ArrayHashMap {
}
/* 获取所有键值对 */
func entrySet() -> [Entry] {
var entrySet: [Entry] = []
func pairSet() -> [Pair] {
var pairSet: [Pair] = []
for pair in buckets {
if let pair = pair {
entrySet.append(pair)
pairSet.append(pair)
}
}
return entrySet
return pairSet
}
/* 获取所有键 */
@ -88,8 +88,8 @@ class ArrayHashMap {
/* 打印哈希表 */
func print() {
for entry in entrySet() {
Swift.print("\(entry.key) -> \(entry.val)")
for pair in pairSet() {
Swift.print("\(pair.key) -> \(pair.val)")
}
}
}
@ -124,8 +124,8 @@ enum _ArrayHashMap {
/* 遍历哈希表 */
print("\n遍历键值对 Key->Value")
for entry in map.entrySet() {
print("\(entry.key) -> \(entry.val)")
for pair in map.pairSet() {
print("\(pair.key) -> \(pair.val)")
}
print("\n单独遍历键 Key")
for key in map.keySet() {

30
codes/typescript/chapter_hashing/array_hash_map.ts
View File

@ -5,7 +5,7 @@
*/
/* 键值对 Number -> String */
class Entry {
class Pair {
public key: number;
public val: string;
@ -17,7 +17,7 @@ class Entry {
/* 基于数组简易实现的哈希表 */
class ArrayHashMap {
private readonly buckets: (Entry | null)[];
private readonly buckets: (Pair | null)[];
constructor() {
// 初始化数组，包含 100 个桶
@ -32,15 +32,15 @@ class ArrayHashMap {
/* 查询操作 */
public get(key: number): string | null {
let index = this.hashFunc(key);
let entry = this.buckets[index];
if (entry === null) return null;
return entry.val;
let pair = this.buckets[index];
if (pair === null) return null;
return pair.val;
}
/* 添加操作 */
public set(key: number, val: string) {
let index = this.hashFunc(key);
this.buckets[index] = new Entry(key, val);
this.buckets[index] = new Pair(key, val);
}
/* 删除操作 */
@ -51,8 +51,8 @@ class ArrayHashMap {
}
/* 获取所有键值对 */
public entries(): (Entry | null)[] {
let arr: (Entry | null)[] = [];
public entries(): (Pair | null)[] {
let arr: (Pair | null)[] = [];
for (let i = 0; i < this.buckets.length; i++) {
if (this.buckets[i]) {
arr.push(this.buckets[i]);
@ -85,10 +85,10 @@ class ArrayHashMap {
/* 打印哈希表 */
public print() {
let entrySet = this.entries();
for (const entry of entrySet) {
if (!entry) continue;
console.info(`${entry.key} -> ${entry.val}`);
let pairSet = this.entries();
for (const pair of pairSet) {
if (!pair) continue;
console.info(`${pair.key} -> ${pair.val}`);
}
}
}
@ -119,9 +119,9 @@ map.print();
/* 遍历哈希表 */
console.info('\n遍历键值对 Key->Value');
for (const entry of map.entries()) {
if (!entry) continue;
console.info(entry.key + ' -> ' + entry.val);
for (const pair of map.entries()) {
if (!pair) continue;
console.info(pair.key + ' -> ' + pair.val);
}
console.info('\n单独遍历键 Key');
for (const key of map.keys()) {

18
codes/zig/chapter_hashing/array_hash_map.zig
View File

@ -5,13 +5,13 @@
const std = @import("std");
const inc = @import("include");
// 键值对 int->String
const Entry = struct {
// 键值对
const Pair = struct {
key: usize = undefined,
val: []const u8 = undefined,
pub fn init(key: usize, val: []const u8) Entry {
return Entry {
pub fn init(key: usize, val: []const u8) Pair {
return Pair {
.key = key,
.val = val,
};
@ -57,7 +57,7 @@ pub fn ArrayHashMap(comptime T: type) type {
// 添加操作
pub fn put(self: *Self, key: usize, val: []const u8) !void {
var pair = Entry.init(key, val);
var pair = Pair.init(key, val);
var index = hashFunc(key);
self.buckets.?.items[index] = pair;
}
@ -70,7 +70,7 @@ pub fn ArrayHashMap(comptime T: type) type {
}
// 获取所有键值对
pub fn entrySet(self: *Self) !*std.ArrayList(T) {
pub fn pairSet(self: *Self) !*std.ArrayList(T) {
var entry_set = std.ArrayList(T).init(self.mem_allocator);
for (self.buckets.?.items) |item| {
if (item == null) continue;
@ -101,7 +101,7 @@ pub fn ArrayHashMap(comptime T: type) type {
// 打印哈希表
pub fn print(self: *Self) !void {
var entry_set = try self.entrySet();
var entry_set = try self.pairSet();
defer entry_set.deinit();
for (entry_set.items) |item| {
std.debug.print("{} -> {s}\n", .{item.key, item.val});
@ -113,7 +113,7 @@ pub fn ArrayHashMap(comptime T: type) type {
// Driver Code
pub fn main() !void {
// 初始化哈希表
var map = ArrayHashMap(Entry){};
var map = ArrayHashMap(Pair){};
try map.init(std.heap.page_allocator);
defer map.deinit();
@ -140,7 +140,7 @@ pub fn main() !void {
// 遍历哈希表
std.debug.print("\n遍历键值对 Key->Value\n", .{});
var entry_set = try map.entrySet();
var entry_set = try map.pairSet();
for (entry_set.items) |kv| {
std.debug.print("{} -> {s}\n", .{kv.key, kv.val});
}

223
docs/chapter_hashing/hash_collision.md
View File

@ -14,13 +14,13 @@
因此，**当哈希表内的冲突总体较为严重时，编程语言通常通过扩容哈希表来缓解冲突**。类似于数组扩容，哈希表扩容需将所有键值对从原哈希表迁移至新哈希表，开销较大。
编程语言通常使用「负载因子 Load Factor」来衡量哈希冲突的严重程度，**定义为哈希表中元素数量除以桶数量**，常作为哈希表扩容的触发条件。在 Java 中，当负载因子 $> 0.75$ 时，系统会将 HashMap 容量扩展为原先的 $2$ 倍。
编程语言通常使用「负载因子 Load Factor」来衡量哈希冲突的严重程度，**定义为哈希表中元素数量除以桶数量**，常作为哈希表扩容的触发条件。在 Java 中，当负载因子超过 $ 0.75$ 时，系统会将 HashMap 容量扩展为原先的 $2$ 倍。
## 链式地址
在原始哈希表中，每个桶仅能存储一个键值对。**链式地址将单个元素转换为链表，将键值对作为链表节点，将所有发生冲突的键值对都存储在同一链表中**。
![链式地址](hash_collision.assets/hash_collision_chaining.png)
![链式地址哈希表](hash_collision.assets/hash_collision_chaining.png)
链式地址下，哈希表的操作方法包括：
@ -33,44 +33,225 @@
- **占用空间增大**，由于链表或二叉树包含节点指针，相比数组更加耗费内存空间；
- **查询效率降低**，因为需要线性遍历链表来查找对应元素；
为了提高操作效率，**可以将链表转换为「AVL 树」或「红黑树」**，将查询操作的时间复杂度优化至 $O(\log n)$ 。
以下给出了链式地址哈希表的简单实现，需要注意：
- 为了使得代码尽量简短，我们使用列表（动态数组）代替链表。换句话说，哈希表（数组）包含多个桶，每个桶都是一个列表。
- 以下代码实现了哈希表扩容方法。具体来看，当负载因子超过 $0.75$ 时，我们将哈希表扩容至 $2$ 倍。
=== "Java"
```java title="hash_map_chaining.java"
[class]{Pair}-[func]{}
[class]{HashMapChaining}-[func]{}
```
=== "C++"
```cpp title="hash_map_chaining.cpp"
[class]{Pair}-[func]{}
[class]{HashMapChaining}-[func]{}
```
=== "Python"
```python title="hash_map_chaining.py"
[class]{Pair}-[func]{}
[class]{HashMapChaining}-[func]{}
```
=== "Go"
```go title="hash_map_chaining.go"
[class]{pair}-[func]{}
[class]{hashMapChaining}-[func]{}
```
=== "JavaScript"
```javascript title="hash_map_chaining.js"
[class]{Pair}-[func]{}
[class]{HashMapChaining}-[func]{}
```
=== "TypeScript"
```typescript title="hash_map_chaining.ts"
[class]{Pair}-[func]{}
[class]{HashMapChaining}-[func]{}
```
=== "C"
```c title="hash_map_chaining.c"
[class]{pair}-[func]{}
[class]{hashMapChaining}-[func]{}
```
=== "C#"
```csharp title="hash_map_chaining.cs"
[class]{Pair}-[func]{}
[class]{HashMapChaining}-[func]{}
```
=== "Swift"
```swift title="hash_map_chaining.swift"
[class]{Pair}-[func]{}
[class]{HashMapChaining}-[func]{}
```
=== "Zig"
```zig title="hash_map_chaining.zig"
[class]{Pair}-[func]{}
[class]{HashMapChaining}-[func]{}
```
=== "Dart"
```dart title="hash_map_chaining.dart"
[class]{Pair}-[func]{}
[class]{HashMapChaining}-[func]{}
```
!!! tip
为了提高效率，**我们可以将链表转换为「AVL 树」或「红黑树」**，从而将查询操作的时间复杂度优化至 $O(\log n)$ 。
## 开放寻址
「开放寻址」方法不引入额外的数据结构，而是通过“多次探测”来解决哈希冲突，**探测方式主要包括线性探测、平方探测、多次哈希**。
开放寻址法不引入额外的数据结构，而是通过“多次探测”来解决哈希冲突，**探测方式主要包括线性探测、平方探测、多次哈希**。
### 线性探测
「线性探测」采用固定步长的线性查找来解决哈希冲突。
线性探测采用固定步长的线性查找来解决哈希冲突。
**插入元素**：若出现哈希冲突，则从冲突位置向后线性遍历（步长通常为 $1$ ），直至找到空位，将元素插入其中。
**查找元素**：在出现哈希冲突时，使用相同步长进行线性查找，可能遇到以下两种情况。
1. 找到对应元素，返回 value 即可；
2. 若遇到空位，说明目标键值对不在哈希表中；
- **插入元素**：通过哈希函数计算数组索引，若发现桶内已有元素，则从冲突位置向后线性遍历（步长通常为 $1$ ），直至找到空位，将元素插入其中。
- **查找元素**：若发现哈希冲突，则使用相同步长向后线性遍历，直到找到对应元素，返回 value 即可；或者若遇到空位，说明目标键值对不在哈希表中，返回 $\text{None}$ 。
![线性探测](hash_collision.assets/hash_collision_linear_probing.png)
线性探测存在以下缺陷：
然而，线性探测存在以下缺陷：
- **不能直接删除元素**。删除元素会在数组内产生一个空位，查找其他元素时，该空位可能导致程序误判元素不存在（即上述第 `2.` 种情况）。因此，需要借助一个标志位来标记已删除元素。
- **不能直接删除元素**。删除元素会在数组内产生一个空位，查找其他元素时，该空位可能导致程序误判元素不存在。因此，需要借助一个标志位来标记已删除元素。
- **容易产生聚集**。数组内连续被占用位置越长，这些连续位置发生哈希冲突的可能性越大，进一步促使这一位置的“聚堆生长”，最终导致增删查改操作效率降低。
如以下代码所示，为开放寻址（线性探测）哈希表的简单实现，重点包括：
- 我们使用一个固定的键值对实例 `removed` 来标记已删除元素。也就是说，当一个桶为 $\text{None}$ 或 `removed` 时，这个桶都是空的，可用于放置键值对。
- 被标记为已删除的空间是可以再次被使用的。当插入元素时，若通过哈希函数找到了被标记为已删除的索引，则可将该元素放置到该索引。
- 在线性探测时，我们从当前索引 `index` 向后遍历；而当越过数组尾部时，需要回到头部继续遍历。
=== "Java"
```java title="hash_map_open_addressing.java"
[class]{Pair}-[func]{}
[class]{HashMapOpenAddressing}-[func]{}
```
=== "C++"
```cpp title="hash_map_open_addressing.cpp"
[class]{Pair}-[func]{}
[class]{HashMapOpenAddressing}-[func]{}
```
=== "Python"
```python title="hash_map_open_addressing.py"
[class]{Pair}-[func]{}
[class]{HashMapOpenAddressing}-[func]{}
```
=== "Go"
```go title="hash_map_open_addressing.go"
[class]{pair}-[func]{}
[class]{hashMapOpenAddressing}-[func]{}
```
=== "JavaScript"
```javascript title="hash_map_open_addressing.js"
[class]{Pair}-[func]{}
[class]{HashMapOpenAddressing}-[func]{}
```
=== "TypeScript"
```typescript title="hash_map_open_addressing.ts"
[class]{Pair}-[func]{}
[class]{HashMapOpenAddressing}-[func]{}
```
=== "C"
```c title="hash_map_open_addressing.c"
[class]{pair}-[func]{}
[class]{hashMapOpenAddressing}-[func]{}
```
=== "C#"
```csharp title="hash_map_open_addressing.cs"
[class]{Pair}-[func]{}
[class]{HashMapOpenAddressing}-[func]{}
```
=== "Swift"
```swift title="hash_map_open_addressing.swift"
[class]{Pair}-[func]{}
[class]{HashMapOpenAddressing}-[func]{}
```
=== "Zig"
```zig title="hash_map_open_addressing.zig"
[class]{Pair}-[func]{}
[class]{HashMapOpenAddressing}-[func]{}
```
=== "Dart"
```dart title="hash_map_open_addressing.dart"
[class]{Pair}-[func]{}
[class]{HashMapOpenAddressing}-[func]{}
```
### 多次哈希
顾名思义，「多次哈希」方法是使用多个哈希函数 $f_1(x)$ , $f_2(x)$ , $f_3(x)$ , $\cdots$ 进行探测。
顾名思义，多次哈希方法是使用多个哈希函数 $f_1(x)$ , $f_2(x)$ , $f_3(x)$ , $\cdots$ 进行探测。
**插入元素**：若哈希函数 $f_1(x)$ 出现冲突，则尝试 $f_2(x)$ ，以此类推，直到找到空位后插入元素。
**查找元素**：在相同的哈希函数顺序下进行查找，存在以下两种情况：
1. 如果找到目标元素，则返回之；
2. 若遇到空位或已尝试所有哈希函数，则说明哈希表中不存在该元素；
- **插入元素**：若哈希函数 $f_1(x)$ 出现冲突，则尝试 $f_2(x)$ ，以此类推，直到找到空位后插入元素。
- **查找元素**：在相同的哈希函数顺序下进行查找，直到找到目标元素时返回；或遇到空位或已尝试所有哈希函数，说明哈希表中不存在该元素，则返回 $\text{None}$ 。
与线性探测相比，多次哈希方法不易产生聚集，但多个哈希函数会增加额外的计算量。
!!! note "哈希表设计方案"
!!! note "编程语言的选择"
Java 采用「链式地址」。自 JDK 1.8 以来，当 HashMap 内数组长度达到 64 且链表长度达到 8 时，链表会被转换为红黑树以提升查找性能。

36
docs/chapter_hashing/hash_map.md
View File

@ -6,16 +6,20 @@
![哈希表的抽象表示](hash_map.assets/hash_map.png)
除哈希表外，我们还可以使用数组或链表实现查询功能，各项操作的时间复杂度如下表所示。
除哈希表外，我们还可以使用数组或链表实现元素查询，其中：
在哈希表中增删查改的时间复杂度都是 $O(1)$ ，全面胜出！因此，哈希表常用于对查找效率要求较高的场景。
- 查询元素需要遍历所有元素，使用 $O(n)$ 时间；
- 添加元素仅需添加至尾部即可，使用 $O(1)$ 时间；
- 删除元素需要先查询再删除，使用 $O(n)$ 时间；
然而，在哈希表中进行增删查的时间复杂度都是 $O(1)$ 。哈希表全面胜出！因此，哈希表常用于对查找效率要求较高的场景。
<div class="center-table" markdown>
| | 数组 | 链表 | 哈希表 |
| -------- | ------ | ------ | ------ |
| 查找元素 | $O(n)$ | $O(n)$ | $O(1)$ |
| 插入元素 | $O(1)$ | $O(1)$ | $O(1)$ |
| 添加元素 | $O(1)$ | $O(1)$ | $O(1)$ |
| 删除元素 | $O(n)$ | $O(n)$ | $O(1)$ |
</div>
@ -430,12 +434,12 @@
首先考虑最简单的情况，**仅使用一个数组来实现哈希表**。通常，我们将数组中的每个空位称为「桶 Bucket」，用于存储键值对。
我们将键值对 key, value 封装成一个类 `Entry` ，并将所有 `Entry` 放入数组中。这样，数组中的每个 `Entry` 都具有唯一的索引。为了建立 key 和索引之间的映射关系，我们需要使用「哈希函数 Hash Function」。
我们将键值对 key, value 封装成一个类 `Pair` ，并将所有 `Pair` 放入数组中。这样，数组中的每个 `Pair` 都具有唯一的索引。为了建立 key 和索引之间的映射关系，我们需要使用「哈希函数 Hash Function」。
设哈希表的数组为 `buckets` ，哈希函数为 `f(x)` ，那么查询操作的步骤如下：
1. 输入 `key` ，通过哈希函数计算出索引 `index` ，即 `index = f(key)` ；
2. 通过索引在数组中访问到键值对 `entry` ，即 `entry = buckets[index]` ，然后从 `entry` 中获取对应的 `value` ；
2. 通过索引在数组中访问到键值对 `pair` ，即 `pair = buckets[index]` ，然后从 `pair` 中获取对应的 `value` ；
以学生数据 `key 学号 -> value 姓名` 为例，我们可以设计如下哈希函数：
@ -450,7 +454,7 @@ $$
=== "Java"
```java title="array_hash_map.java"
[class]{Entry}-[func]{}
[class]{Pair}-[func]{}
[class]{ArrayHashMap}-[func]{}
```
@ -458,7 +462,7 @@ $$
=== "C++"
```cpp title="array_hash_map.cpp"
[class]{Entry}-[func]{}
[class]{Pair}-[func]{}
[class]{ArrayHashMap}-[func]{}
```
@ -466,7 +470,7 @@ $$
=== "Python"
```python title="array_hash_map.py"
[class]{Entry}-[func]{}
[class]{Pair}-[func]{}
[class]{ArrayHashMap}-[func]{}
```
@ -474,7 +478,7 @@ $$
=== "Go"
```go title="array_hash_map.go"
[class]{entry}-[func]{}
[class]{pair}-[func]{}
[class]{arrayHashMap}-[func]{}
```
@ -482,7 +486,7 @@ $$
=== "JavaScript"
```javascript title="array_hash_map.js"
[class]{Entry}-[func]{}
[class]{Pair}-[func]{}
[class]{ArrayHashMap}-[func]{}
```
@ -490,7 +494,7 @@ $$
=== "TypeScript"
```typescript title="array_hash_map.ts"
[class]{Entry}-[func]{}
[class]{Pair}-[func]{}
[class]{ArrayHashMap}-[func]{}
```
@ -498,7 +502,7 @@ $$
=== "C"
```c title="array_hash_map.c"
[class]{entry}-[func]{}
[class]{pair}-[func]{}
[class]{arrayHashMap}-[func]{}
```
@ -506,7 +510,7 @@ $$
=== "C#"
```csharp title="array_hash_map.cs"
[class]{Entry}-[func]{}
[class]{Pair}-[func]{}
[class]{ArrayHashMap}-[func]{}
```
@ -514,7 +518,7 @@ $$
=== "Swift"
```swift title="array_hash_map.swift"
[class]{Entry}-[func]{}
[class]{Pair}-[func]{}
[class]{ArrayHashMap}-[func]{}
```
@ -522,7 +526,7 @@ $$
=== "Zig"
```zig title="array_hash_map.zig"
[class]{Entry}-[func]{}
[class]{Pair}-[func]{}
[class]{ArrayHashMap}-[func]{}
```
@ -530,7 +534,7 @@ $$
=== "Dart"
```dart title="array_hash_map.dart"
[class]{Entry}-[func]{}
[class]{Pair}-[func]{}
[class]{ArrayHashMap}-[func]{}
```

2
docs/chapter_hashing/summary.md
View File

@ -2,7 +2,7 @@
- 哈希表能够在 $O(1)$ 时间内将键 key 映射到值 value，效率非常高。
- 常见的哈希表操作包括查询、添加与删除键值对、遍历键值对等。
- 哈希函数将 key 映射为数组索引（桶），以便访问对应的值 value 。
- 哈希函数将 key 映射为数组索引（桶索引），从而访问对应的值 value 。
- 两个不同的 key 可能在经过哈希函数后得到相同的索引，导致查询结果出错，这种现象被称为哈希冲突。
- 缓解哈希冲突的方法主要有扩容哈希表和优化哈希表的表示方法。
- 负载因子定义为哈希表中元素数量除以桶数量，反映了哈希冲突的严重程度，常用作触发哈希表扩容的条件。与数组扩容类似，哈希表扩容操作也会产生较大的开销。

2
mkdocs.yml
View File

@ -162,7 +162,7 @@ nav:
- 6. &nbsp; &nbsp; 散列表:
- chapter_hashing/index.md
- 6.1. &nbsp; 哈希表: chapter_hashing/hash_map.md
- 6.2. &nbsp; 哈希冲突处理: chapter_hashing/hash_collision.md
- 6.2. &nbsp; 哈希冲突: chapter_hashing/hash_collision.md
- 6.3. &nbsp; 小结: chapter_hashing/summary.md
- 7. &nbsp; &nbsp; 树:
- chapter_tree/index.md