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/**
 * 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;

/* 鏈式位址雜湊表 */
class HashMapChaining {
    int size; // 鍵值對數量
    int capacity; // 雜湊表容量
    double loadThres; // 觸發擴容的負載因子閾值
    int extendRatio; // 擴容倍數
    List<List<Pair>> buckets; // 桶陣列

    /* 建構子 */
    public HashMapChaining() {
        size = 0;
        capacity = 4;
        loadThres = 2.0 / 3.0;
        extendRatio = 2;
        buckets = new ArrayList<>(capacity);
        for (int i = 0; i < capacity; i++) {
            buckets.add(new ArrayList<>());
        }
    }

    /* 雜湊函式 */
    int hashFunc(int key) {
        return key % capacity;
    }

    /* 負載因子 */
    double loadFactor() {
        return (double) size / capacity;
    }

    /* 查詢操作 */
    String get(int key) {
        int index = hashFunc(key);
        List<Pair> bucket = buckets.get(index);
        // 走訪桶，若找到 key ，則返回對應 val
        for (Pair pair : bucket) {
            if (pair.key == key) {
                return pair.val;
            }
        }
        // 若未找到 key ，則返回 null
        return null;
    }

    /* 新增操作 */
    void put(int key, String val) {
        // 當負載因子超過閾值時，執行擴容
        if (loadFactor() > loadThres) {
            extend();
        }
        int index = hashFunc(key);
        List<Pair> bucket = buckets.get(index);
        // 走訪桶，若遇到指定 key ，則更新對應 val 並返回
        for (Pair pair : bucket) {
            if (pair.key == key) {
                pair.val = val;
                return;
            }
        }
        // 若無該 key ，則將鍵值對新增至尾部
        Pair pair = new Pair(key, val);
        bucket.add(pair);
        size++;
    }

    /* 刪除操作 */
    void remove(int key) {
        int index = hashFunc(key);
        List<Pair> bucket = buckets.get(index);
        // 走訪桶，從中刪除鍵值對
        for (Pair pair : bucket) {
            if (pair.key == key) {
                bucket.remove(pair);
                size--;
                break;
            }
        }
    }

    /* 擴容雜湊表 */
    void extend() {
        // 暫存原雜湊表
        List<List<Pair>> bucketsTmp = buckets;
        // 初始化擴容後的新雜湊表
        capacity *= extendRatio;
        buckets = new ArrayList<>(capacity);
        for (int i = 0; i < capacity; i++) {
            buckets.add(new ArrayList<>());
        }
        size = 0;
        // 將鍵值對從原雜湊表搬運至新雜湊表
        for (List<Pair> bucket : bucketsTmp) {
            for (Pair pair : bucket) {
                put(pair.key, pair.val);
            }
        }
    }

    /* 列印雜湊表 */
    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) {
        /* 初始化雜湊表 */
        HashMapChaining map = new HashMapChaining();

        /* 新增操作 */
        // 在雜湊表中新增鍵值對 (key, value)
        map.put(12836, "小哈");
        map.put(15937, "小囉");
        map.put(16750, "小算");
        map.put(13276, "小法");
        map.put(10583, "小鴨");
        System.out.println("\n新增完成後，雜湊表為\nKey -> Value");
        map.print();

        /* 查詢操作 */
        // 向雜湊表中輸入鍵 key ，得到值 value
        String name = map.get(13276);
        System.out.println("\n輸入學號 13276 ，查詢到姓名 " + name);

        /* 刪除操作 */
        // 在雜湊表中刪除鍵值對 (key, value)
        map.remove(12836);
        System.out.println("\n刪除 12836 後，雜湊表為\nKey -> Value");
        map.print();
    }
}