哈希表——開鏈法（哈希桶）

   上篇博客我寫的是用線性探測來解決哈希表。http://10739316.blog.51cto.com/10729316/1771958

下面我在介紹另一種解決哈希表的方法，開鏈法，也叫哈希桶。下面我介紹一下這種方法的思路。

   基本思路：

    1.先給一個數組，這個數組中存的是指針數組，每個指針數組都指向一個數組。

    2.用元素除以存儲指針數組的數組的大小。

    3.餘數與指針數組下標相同的，都鏈到數組指針指向的這一個數組。

我在進一步用圖表示一下：

代碼如下：

HashTable.h中

#pragma once

#include <vector>
template<class K,class V>
struct HashTableNode
{
	K _key;
	V _value;
	HashTableNode* _next;
	HashTableNode(const K& key, const V& value)
		:_key(key)
		, _value(value)
		, _next(NULL)
	{}
};
template <class K,class V>
class HashTable
{
	typedef HashTableNode<K, V> Node;
public:
	//拷貝構造
	HashTable()
		:_table(NULL)
		, _size(0)
	{}
	//拷貝構造
	HashTable(const HashTable<K,V>& ht)
	{
		_table.resize(ht._table.size());
		for (int i = 0; i < ht._table.size(); i++)
		{
			Node* cur = ht._table[i];
			while (cur)
			{
				Node* tmp = new Node(cur->_key, cur->_value);
				tmp->_next = _table[i];
				_table[i] = tmp;
				_size++;
				cur = cur->_next;
			}
		}
	}
	//賦值運算符的重載
	HashTable<K, V> operator=( HashTable<K, V> ht)
	{
		if (this != &ht)
		{
			swap(_table, ht._table);
			swap(_size, ht._size);
		}
		return *this;
	}
	//析構函數
	~HashTable()
	{
		if (_table.size())
		{
			for (int i = 0; i < _table.size(); i++)
			{
				Node* cur = _table[i];
				while (cur)
				{
					Node* del = cur;
					cur = cur->_next;
					delete del;
					del = NULL;
				}
			}
		}
	}
	bool Insert(const K& key, const V& value)
	{
		//是否需要擴容
		if (_size == _table.size())
		{
			_ExpandCapatity();
		}
		size_t index = _HashFunc(key);
		Node* cur = _table[index];
		//防冗餘
		while (cur)
		{
			if (cur->_key == key)
			{
				return false;
			}
			cur = cur->_next;
		}
		//插入節點
		Node* tmp = new Node(key, value);
		tmp->_next = _table[index];
		_table[index] = tmp;
		_size++;
		return true;
	}
	Node* Find(const K& key)
	{
		size_t index = _HashFunc(key);
		Node* cur = _table[index];
		while (cur)
		{
			if (cur->_key == key)
			{
				return cur;
			}
			cur = cur->_next;
		}
		return NULL;
	}
	bool Remove(const K& key)
	{
		size_t index = _HashFunc(key);
		Node* cur = _table[index];
		Node* prev = NULL;
		//找到要刪除的元素
		while (cur)
		{
			if (cur->_key == key)
			{
				break;
			}
			prev = cur;
			cur = cur->_next;
		}
		if (cur)
		{
			//頭刪
			if (cur == _table[index])
			{
				_table[index] = cur->_next;
			}
			//刪除中間元素
			else
			{
				Node* next = cur->_next;
				prev->_next = next;
			}
			delete cur;
			cur = NULL;
			_size--;
			return true;
		}
		return false;
	}
	void Print()
	{
		for (int i = 0; i < _table.size(); i++)
		{
			Node* cur = _table[i];
			cout << i << ":";
			while (cur)
			{
				cout << cur->_key << " ";
				cout << cur->_value << " ";
				cur = cur->_next;
			}
			if (_table[i] == NULL)
			{
				cout << "NULL";
			}
			cout <<endl;
		}
		cout << endl;
	}
protected:
	//算出應該鏈接到哈希桶的那個位置
	size_t _HashFunc(const K& key)
	{
		return key%_table.size();
	}
	//新的容量
	size_t _NewSize()
	{
		// 使用素數表對齊做哈希表的容量，降低哈希衝突
		const int _PrimeSize = 28;
		static const unsigned long _PrimeList[_PrimeSize] =
		{
			53ul, 97ul, 193ul, 389ul, 769ul,
			1543ul, 3079ul, 6151ul, 12289ul, 24593ul,
			49157ul, 98317ul, 196613ul, 393241ul, 786433ul,
			1572869ul, 3145739ul, 6291469ul, 12582917ul, 25165843ul,
			50331653ul, 100663319ul, 201326611ul, 402653189ul, 805306457ul,
			1610612741ul, 3221225473ul, 4294967291ul
		};
		for (int i = 0; i < _PrimeSize; i++)
		{
			if (_PrimeList[i]>_table.size())
			{
				return _PrimeList[i];//按照素數表來設置容量大小
			}
		}
		//當需要的容量超過素數表的最大容量，我們就按照最大的來擴容
		return _PrimeList[_PrimeSize - 1];
	}
	//哈希桶擴張容量
	void _ExpandCapatity()
	{
		//開闢一個新的更大容量哈希桶
		size_t newsize = _NewSize();
		vector<Node*> newtable;
		newtable.resize(newsize);
		//把原來哈希桶中的元素再下來，插入到新的哈希桶
		for (int i = 0; i < _table.size(); i++)
		{
			Node* cur = _table[i];
			while (cur)
			{
				Node* tmp = cur;
				int index = _HashFunc(tmp->_key);
				//頭插法
				tmp->_next = newtable[index];
				newtable[index] = tmp;
				cur = cur->_next;
			}
			_table[i] = NULL;
		}
		_table.swap(newtable);
	}
protected:
	vector<Node*> _table;
	size_t _size;//數據的多少
};

     爲了減少哈希衝突，我擴張容量是用到了素數表。你們如果想問我爲什麼用素數表能減少哈希衝突，其實我也不知道，我只是知道別人這樣說，我拿來用而已。

//新的容量
	size_t _NewSize()
	{
		// 使用素數表對齊做哈希表的容量，降低哈希衝突
		const int _PrimeSize = 28;
		static const unsigned long _PrimeList[_PrimeSize] =
		{
			53ul, 97ul, 193ul, 389ul, 769ul,
			1543ul, 3079ul, 6151ul, 12289ul, 24593ul,
			49157ul, 98317ul, 196613ul, 393241ul, 786433ul,
			1572869ul, 3145739ul, 6291469ul, 12582917ul, 25165843ul,
			50331653ul, 100663319ul, 201326611ul, 402653189ul, 805306457ul,
			1610612741ul, 3221225473ul, 4294967291ul
		};
		for (int i = 0; i < _PrimeSize; i++)
		{
			if (_PrimeList[i]>_table.size())
			{
				return _PrimeList[i];//按照素數表來設置容量大小
			}
		}
		//當需要的容量超過素數表的最大容量，我們就按照最大的來擴容
		return _PrimeList[_PrimeSize - 1];
	}
	//哈希桶擴張容量
	void _ExpandCapatity()
	{
		//開闢一個新的更大容量哈希桶
		size_t newsize = _NewSize();
		vector<Node*> newtable;
		newtable.resize(newsize);
		//把原來哈希桶中的元素再下來，插入到新的哈希桶
		for (int i = 0; i < _table.size(); i++)
		{
			Node* cur = _table[i];
			while (cur)
			{
				Node* tmp = cur;
				int index = _HashFunc(tmp->_key);
				//頭插法
				tmp->_next = newtable[index];
				newtable[index] = tmp;
				cur = cur->_next;
			}
			_table[i] = NULL;
		}
		_table.swap(newtable);
	}

   希望自己的理解能幫到大家，如果有什麼錯誤，希望大家及時提出，謝謝！