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ja/codes/go/chapter_hashing/hash_map_open_addressing.go

@@ -0,0 +1,126 @@
+// File: hash_map_open_addressing.go
+// Created Time: 2023-06-23
+// Author: Reanon (793584285@qq.com)
+
+package chapter_hashing
+
+import (
+	"fmt"
+)
+
+/* オープンアドレス法ハッシュテーブル */
+type hashMapOpenAddressing struct {
+	size        int     // キーと値のペア数
+	capacity    int     // ハッシュテーブル容量
+	loadThres   float64 // リサイズを発動する負荷率のしきい値
+	extendRatio int     // 拡張倍率
+	buckets     []*pair // バケット配列
+	TOMBSTONE   *pair   // 削除済みマーク
+}
+
+/* コンストラクタ */
+func newHashMapOpenAddressing() *hashMapOpenAddressing {
+	return &hashMapOpenAddressing{
+		size:        0,
+		capacity:    4,
+		loadThres:   2.0 / 3.0,
+		extendRatio: 2,
+		buckets:     make([]*pair, 4),
+		TOMBSTONE:   &pair{-1, "-1"},
+	}
+}
+
+/* ハッシュ関数 */
+func (h *hashMapOpenAddressing) hashFunc(key int) int {
+	return key % h.capacity // キーに基づいてハッシュ値を計算
+}
+
+/* 負荷率 */
+func (h *hashMapOpenAddressing) loadFactor() float64 {
+	return float64(h.size) / float64(h.capacity) // 現在の負荷率を計算
+}
+
+/* key に対応するバケットインデックスを探す */
+func (h *hashMapOpenAddressing) findBucket(key int) int {
+	index := h.hashFunc(key) // 初期インデックスを取得
+	firstTombstone := -1     // 最初に遭遇した `TOMBSTONE` の位置を記録する
+	for h.buckets[index] != nil {
+		if h.buckets[index].key == key {
+			if firstTombstone != -1 {
+				// 以前に削除マークが見つかっていれば、そのインデックスへキーと値のペアを移動
+				h.buckets[firstTombstone] = h.buckets[index]
+				h.buckets[index] = h.TOMBSTONE
+				return firstTombstone // 移動後のバケットインデックスを返す
+			}
+			return index // 見つかったインデックスを返す
+		}
+		if firstTombstone == -1 && h.buckets[index] == h.TOMBSTONE {
+			firstTombstone = index // 最初に遭遇した削除マークの位置を記録する
+		}
+		index = (index + 1) % h.capacity // 線形探索を行い、末尾を越えたら先頭に戻る
+	}
+	// key が存在しない場合は追加位置のインデックスを返す
+	if firstTombstone != -1 {
+		return firstTombstone
+	}
+	return index
+}
+
+/* 検索操作 */
+func (h *hashMapOpenAddressing) get(key int) string {
+	index := h.findBucket(key) // key に対応するバケットインデックスを探す
+	if h.buckets[index] != nil && h.buckets[index] != h.TOMBSTONE {
+		return h.buckets[index].val // キーと値の組が見つかったら、対応する val を返す
+	}
+	return "" // キーと値のペアが存在しない場合は `""` を返す
+}
+
+/* 追加操作 */
+func (h *hashMapOpenAddressing) put(key int, val string) {
+	if h.loadFactor() > h.loadThres {
+		h.extend() // 負荷率がしきい値を超えたら、リサイズを実行
+	}
+	index := h.findBucket(key) // key に対応するバケットインデックスを探す
+	if h.buckets[index] == nil || h.buckets[index] == h.TOMBSTONE {
+		h.buckets[index] = &pair{key, val} // キーと値の組が存在しない場合は、その組を追加する
+		h.size++
+	} else {
+		h.buckets[index].val = val // キーと値のペアが見つかった場合は、`val` を上書きする
+	}
+}
+
+/* 削除操作 */
+func (h *hashMapOpenAddressing) remove(key int) {
+	index := h.findBucket(key) // key に対応するバケットインデックスを探す
+	if h.buckets[index] != nil && h.buckets[index] != h.TOMBSTONE {
+		h.buckets[index] = h.TOMBSTONE // キーと値の組が見つかったら、削除マーカーで上書きする
+		h.size--
+	}
+}
+
+/* ハッシュテーブルを拡張 */
+func (h *hashMapOpenAddressing) extend() {
+	oldBuckets := h.buckets               // 元のハッシュテーブルを一時保存
+	h.capacity *= h.extendRatio           // 容量を更新
+	h.buckets = make([]*pair, h.capacity) // リサイズ後の新しいハッシュテーブルを初期化
+	h.size = 0                            // サイズをリセットする
+	// キーと値のペアを元のハッシュテーブルから新しいハッシュテーブルへ移す
+	for _, pair := range oldBuckets {
+		if pair != nil && pair != h.TOMBSTONE {
+			h.put(pair.key, pair.val)
+		}
+	}
+}
+
+/* ハッシュテーブルを出力 */
+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)
+		}
+	}
+}