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hello-algo/codes/go/chapter_hashing/hash_map_open_addressing.go

127 lines
3.7 KiB

// File: hash_map_open_addressing.go
// Created Time: 2023-06-23
// Author: Reanon (793584285@qq.com)
package chapter_hashing
import (
"fmt"
)
/* 开放寻址哈希表 */
type hashMapOpenAddressing struct {
size int // 键值对数量
capacity int // 哈希表容量
loadThres float64 // 触发扩容的负载因子阈值
extendRatio int // 扩容倍数
buckets []*pair // 桶数组
TOMBSTONE *pair // 删除标记
}
/* 构造方法 */
func newHashMapOpenAddressing() *hashMapOpenAddressing {
return &hashMapOpenAddressing{
size: 0,
capacity: 4,
loadThres: 2.0 / 3.0,
extendRatio: 2,
buckets: make([]*pair, 4),
TOMBSTONE: &pair{-1, "-1"},
}
}
/* 哈希函数 */
func (h *hashMapOpenAddressing) hashFunc(key int) int {
return key % h.capacity // 根据键计算哈希值
}
/* 负载因子 */
func (h *hashMapOpenAddressing) loadFactor() float64 {
return float64(h.size) / float64(h.capacity) // 计算当前负载因子
}
/* 搜索 key 对应的桶索引 */
func (h *hashMapOpenAddressing) findBucket(key int) int {
index := h.hashFunc(key) // 获取初始索引
firstTombstone := -1 // 记录遇到的第一个TOMBSTONE的位置
for h.buckets[index] != nil {
if h.buckets[index].key == key {
if firstTombstone != -1 {
// 若之前遇到了删除标记,则将键值对移动至该索引处
h.buckets[firstTombstone] = h.buckets[index]
h.buckets[index] = h.TOMBSTONE
return firstTombstone // 返回移动后的桶索引
}
return index // 返回找到的索引
}
if firstTombstone == -1 && h.buckets[index] == h.TOMBSTONE {
firstTombstone = index // 记录遇到的首个删除标记的位置
}
index = (index + 1) % h.capacity // 线性探测,越过尾部则返回头部
}
// 若 key 不存在,则返回添加点的索引
if firstTombstone != -1 {
return firstTombstone
}
return index
}
/* 查询操作 */
func (h *hashMapOpenAddressing) get(key int) string {
index := h.findBucket(key) // 搜索 key 对应的桶索引
if h.buckets[index] != nil && h.buckets[index] != h.TOMBSTONE {
return h.buckets[index].val // 若找到键值对,则返回对应 val
}
return "" // 若键值对不存在,则返回 ""
}
/* 添加操作 */
func (h *hashMapOpenAddressing) put(key int, val string) {
if h.loadFactor() > h.loadThres {
h.extend() // 当负载因子超过阈值时,执行扩容
}
index := h.findBucket(key) // 搜索 key 对应的桶索引
if h.buckets[index] == nil || h.buckets[index] == h.TOMBSTONE {
h.buckets[index] = &pair{key, val} // 若键值对不存在,则添加该键值对
h.size++
} else {
h.buckets[index].val = val // 若找到键值对,则覆盖 val
}
}
/* 删除操作 */
func (h *hashMapOpenAddressing) remove(key int) {
index := h.findBucket(key) // 搜索 key 对应的桶索引
if h.buckets[index] != nil && h.buckets[index] != h.TOMBSTONE {
h.buckets[index] = h.TOMBSTONE // 若找到键值对,则用删除标记覆盖它
h.size--
}
}
/* 扩容哈希表 */
func (h *hashMapOpenAddressing) extend() {
oldBuckets := h.buckets // 暂存原哈希表
h.capacity *= h.extendRatio // 更新容量
h.buckets = make([]*pair, h.capacity) // 初始化扩容后的新哈希表
h.size = 0 // 重置大小
// 将键值对从原哈希表搬运至新哈希表
for _, pair := range oldBuckets {
if pair != nil && pair != h.TOMBSTONE {
h.put(pair.key, pair.val)
}
}
}
/* 打印哈希表 */
func (h *hashMapOpenAddressing) print() {
for _, pair := range h.buckets {
if pair == nil {
fmt.Println("nil")
} else if pair == h.TOMBSTONE {
fmt.Println("TOMBSTONE")
} else {
fmt.Printf("%d -> %s\n", pair.key, pair.val)
}
}
}