[C++][数据结构]哈希2：开散列/哈希桶的介绍和简单实现

news2024/11/20 19:19:34

前言

接着上一篇文章，我们知道了闭散列的弊端是空间利用率比较低，希望今天学习的开散列可以帮我们解决这个问题

引入

开散列法又叫链地址法(开链法)，首先对关键码集合用散列函数计算散列地址**，具有相同地址的关键码归于同一子集合，每一个子集合称为一个桶，各个桶中的元素通过一个单链表链接起来，各链表的头结点存储在哈希表中。**

实现

基本结构

template<class K, class V>
struct HashNode
{
	HashNode<K, V>* _next;
	pair<K, V> _kv;
};

template<class K,class V>
class HashTable
{
		using Node = HashNode<K, V>;
	public:
		//构造
		HashTable(size_t size = 10)
		{
			_tables.resize(size, nullptr);
			_n = 0;
		}
		
		//析构
		~HashTable()
		{
			for (size_t i = 0; i < _tables.size(); i++)
			{
				Node* cur = _tables[i];
				while (cur)
				{
					Node* next = cur->_next;
					delete cur;
					cur = next;
				}
				_tables[i] = nullptr;
			}
		}

	private:
		vector<Node*> _tables;
		size_t _n = 0;
}

插入

在这里插入图片描述

这就是头插

		bool Insert(const pair<K, V>& kv)
		{
			size_t hashi = kv.first % _tables.size();	//找到关键码
			Node* newnode = new Node(kv);				//创建新节点

			newnode->_next = _tables[hashi];			//先链接上
			_tables[hashi] = nuwnode;					//再更新头节点
		}

扩容

（可以参考set和map的扩容，都使用了提供的swap函数）

			if (_n == _tables.size())
			{
				vector<Node*> newTable(_tables.size() * 2, nullptr);
				for (size_t i = 0; i < _tables.size(); i++)
				{
					//遍历旧表，重新计算
					Node* cur = _tables[i];
					while (cur)
					{
						Node* next = cur->_next;
						size_t hashi = cur->_kv, first% newTable.size();

						cur->_next = newTable[hashi];
						newTable[hashi] = cur;
						cur = next;
					}
					tables[i] = nullptr;
				}
				_tables.swap(newTables);
			}//扩容机制

删除

删除，删的是_key是key的这个桶，

返回值：
可以是bool也可以是下一个桶的指针

		bool Erase(const K& key)
		{
			Hash hs;																//取出key的value值，
																						//可以是仿函数、lambda，看传入的是什么
			size_t hashi = hs(key) % _tables.size();
			Node* prev = nullptr;
			Node* cur = _tables[hashi];
			while (cur)
			{
				if (cur->_kv.first == key)
				//满足条件
				{
					// 删除
					if (prev)
					{
						prev->_next = cur->_next;
					}
					else
					{
						_tables[hashi] = cur->_next;
					}

					delete cur;

					--_n;
					//桶个数--
					return true;
				}

				prev = cur;
				cur = cur->_next;
			}

			return false;
		}

对各项的检查函数

		void Some()
		{
			size_t bucketSize = 0;
			size_t maxBucketLen = 0;
			size_t sum = 0;
			double averageBucketLen = 0;

			for (size_t i = 0; i < _tables.size(); i++)
			{
				Node* cur = _tables[i];
				if (cur)
				{
					++bucketSize;
				}

				size_t bucketLen = 0;
				while (cur)
				{
					++bucketLen;
					cur = cur->_next;
				}

				sum += bucketLen;

				if (bucketLen > maxBucketLen)
				{
					maxBucketLen = bucketLen;
				}
			}

			averageBucketLen = (double)sum / (double)bucketSize;

			printf("load factor:%lf\n", (double)_n/ _tables.size());
			//负载因子
			printf("all bucketSize:%d\n", _tables.size());
			//桶的个数
			printf("bucketSize:%d\n", bucketSize);
			printf("maxBucketLen:%d\n", maxBucketLen);
			//桶的最大值
			printf("averageBucketLen:%lf\n\n", averageBucketLen);
			//桶的平均大小
		}