hello-algo/codes/javascript/chapter_hashing/hash_map_open_addressing.js

/**
 * File: hash_map_open_addressing.js
 * Created Time: 2023-08-06
 * Author: yuan0221 (yl1452491917@gmail.com)
 */

/* 键值对 Number -> String */
class Pair {
    constructor(key, val) {
        this.key = key;
        this.val = val;
    }
}

/* 开放寻址哈希表 */
class HashMapOpenAddressing {
    #size; // 键值对数量
    #capacity; // 哈希表容量
    #loadThres; // 触发扩容的负载因子阈值
    #extendRatio; // 扩容倍数
    #buckets; // 桶数组
    #removed; // 删除标记

    /* 构造方法 */
    constructor() {
        this.#size = 0;
        this.#capacity = 4;
        this.#loadThres = 2.0 / 3.0;
        this.#extendRatio = 2;
        this.#buckets = new Array(this.#capacity).fill(null);
        this.#removed = new Pair(-1, '-1');
    }

    /* 哈希函数 */
    #hashFunc(key) {
        return key % this.#capacity;
    }

    /* 负载因子 */
    #loadFactor() {
        return this.#size / this.#capacity;
    }

    /* 查询操作 */
    get(key) {
        const index = this.#hashFunc(key);
        // 线性探测，从 index 开始向后遍历
        for (let i = 0; i < this.#capacity; i++) {
            // 计算桶索引，越过尾部返回头部
            const j = (index + i) % this.#capacity;
            // 若遇到空桶，说明无此 key ，则返回 null
            if (this.#buckets[j] === null) return null;
            // 若遇到指定 key ，则返回对应 val
            if (
                this.#buckets[j].key === key &&
                this.#buckets[j][key] !== this.#removed.key
            )
                return this.#buckets[j].val;
        }
        return null;
    }

    /* 添加操作 */
    put(key, val) {
        // 当负载因子超过阈值时，执行扩容
        if (this.#loadFactor() > this.#loadThres) {
            this.#extend();
        }
        const index = this.#hashFunc(key);
        // 线性探测，从 index 开始向后遍历
        for (let i = 0; i < this.#capacity; i++) {
            // 计算桶索引，越过尾部返回头部
            let j = (index + i) % this.#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 (
                this.#buckets[j] === null ||
                this.#buckets[j][key] === this.#removed.key
            ) {
                this.#buckets[j] = new Pair(key, val);
                this.#size += 1;
                return;
            }
            // 若遇到指定 key ，则更新对应 val
            if (this.#buckets[j].key === key) {
                this.#buckets[j].val = val;
                return;
            }
        }
    }

    /* 删除操作 */
    remove(key) {
        const index = this.#hashFunc(key);
        // 线性探测，从 index 开始向后遍历
        for (let i = 0; i < this.#capacity; i++) {
            // 计算桶索引，越过尾部返回头部
            const j = (index + i) % this.#capacity;
            // 若遇到空桶，说明无此 key ，则直接返回
            if (this.#buckets[j] === null) {
                return;
            }
            // 若遇到指定 key ，则标记删除并返回
            if (this.#buckets[j].key === key) {
                this.#buckets[j] = this.#removed;
                this.#size -= 1;
                return;
            }
        }
    }

    /* 扩容哈希表 */
    #extend() {
        // 暂存原哈希表
        const bucketsTmp = this.#buckets;
        // 初始化扩容后的新哈希表
        this.#capacity *= this.#extendRatio;
        this.#buckets = new Array(this.#capacity).fill(null);
        this.#size = 0;
        // 将键值对从原哈希表搬运至新哈希表
        for (const pair of bucketsTmp) {
            if (pair !== null && pair.key !== this.#removed.key) {
                this.put(pair.key, pair.val);
            }
        }
    }

    /* 打印哈希表 */
    print() {
        for (const pair of this.#buckets) {
            if (pair !== null) {
                console.log(pair.key + ' -> ' + pair.val);
            } else {
                console.log('null');
            }
        }
    }
}

/* Driver Code */
/* 初始化哈希表 */
let 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');
console.log('\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
const name = map.get(13276);
console.log('\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);
console.log('\n删除 16750 后，哈希表为\nKey -> Value');
map.print();