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Yudong Jin
d7b2277d2b
* Retranslate Japanese docs with GPT-5.4 * Retranslate Japanese code with GPT-5.4
139 lines
5.7 KiB
Python
139 lines
5.7 KiB
Python
"""
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File: hash_map_open_addressing.py
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Created Time: 2023-06-13
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Author: krahets (krahets@163.com)
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"""
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import sys
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from pathlib import Path
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sys.path.append(str(Path(__file__).parent.parent))
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from chapter_hashing.array_hash_map import Pair
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class HashMapOpenAddressing:
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"""オープンアドレス法ハッシュテーブル"""
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def __init__(self):
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"""コンストラクタ"""
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self.size = 0 # キーと値のペア数
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self.capacity = 4 # ハッシュテーブル容量
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self.load_thres = 2.0 / 3.0 # リサイズを発動する負荷率のしきい値
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self.extend_ratio = 2 # 拡張倍率
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self.buckets: list[Pair | None] = [None] * self.capacity # バケット配列
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self.TOMBSTONE = Pair(-1, "-1") # 削除済みマーク
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def hash_func(self, key: int) -> int:
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"""ハッシュ関数"""
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return key % self.capacity
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def load_factor(self) -> float:
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"""負荷率"""
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return self.size / self.capacity
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def find_bucket(self, key: int) -> int:
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"""key に対応するバケットインデックスを探す"""
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index = self.hash_func(key)
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first_tombstone = -1
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# 線形プロービングを行い、空バケットに達したら終了
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while self.buckets[index] is not None:
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# key が見つかったら、対応するバケットのインデックスを返す
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if self.buckets[index].key == key:
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# 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
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if first_tombstone != -1:
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self.buckets[first_tombstone] = self.buckets[index]
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self.buckets[index] = self.TOMBSTONE
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return first_tombstone # 移動後のバケットインデックスを返す
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return index # バケットのインデックスを返す
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# 最初に見つかった削除マークを記録
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if first_tombstone == -1 and self.buckets[index] is self.TOMBSTONE:
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first_tombstone = index
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# バケットのインデックスを計算し、末尾を越えたら先頭に戻る
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index = (index + 1) % self.capacity
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# key が存在しない場合は追加位置のインデックスを返す
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return index if first_tombstone == -1 else first_tombstone
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def get(self, key: int) -> str:
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"""検索操作"""
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# key に対応するバケットインデックスを探す
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index = self.find_bucket(key)
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# キーと値の組が見つかったら、対応する val を返す
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if self.buckets[index] not in [None, self.TOMBSTONE]:
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return self.buckets[index].val
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# キーと値のペアが存在しない場合は `None` を返す
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return None
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def put(self, key: int, val: str):
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"""追加操作"""
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# 負荷率がしきい値を超えたら、リサイズを実行
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if self.load_factor() > self.load_thres:
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self.extend()
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# key に対応するバケットインデックスを探す
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index = self.find_bucket(key)
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# キーと値の組が見つかったら、val を上書きして返す
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if self.buckets[index] not in [None, self.TOMBSTONE]:
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self.buckets[index].val = val
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return
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# キーと値の組が存在しない場合は、その組を追加する
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self.buckets[index] = Pair(key, val)
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self.size += 1
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def remove(self, key: int):
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"""削除操作"""
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# key に対応するバケットインデックスを探す
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index = self.find_bucket(key)
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# 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
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if self.buckets[index] not in [None, self.TOMBSTONE]:
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self.buckets[index] = self.TOMBSTONE
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self.size -= 1
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def extend(self):
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"""ハッシュテーブルを拡張"""
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# 元のハッシュテーブルを一時保存
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buckets_tmp = self.buckets
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# リサイズ後の新しいハッシュテーブルを初期化
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self.capacity *= self.extend_ratio
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self.buckets = [None] * self.capacity
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self.size = 0
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# 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
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for pair in buckets_tmp:
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if pair not in [None, self.TOMBSTONE]:
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self.put(pair.key, pair.val)
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def print(self):
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"""ハッシュテーブルを出力"""
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for pair in self.buckets:
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if pair is None:
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print("None")
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elif pair is self.TOMBSTONE:
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print("TOMBSTONE")
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else:
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print(pair.key, "->", pair.val)
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"""Driver Code"""
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if __name__ == "__main__":
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# ハッシュテーブルを初期化
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hashmap = HashMapOpenAddressing()
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# 追加操作
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# ハッシュテーブルにキーと値の組 (key, val) を追加する
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hashmap.put(12836, "シャオハー")
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hashmap.put(15937, "シャオルオ")
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hashmap.put(16750, "シャオスワン")
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hashmap.put(13276, "シャオファー")
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hashmap.put(10583, "シャオヤー")
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print("\n追加完了後、ハッシュテーブルは\nKey -> Value")
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hashmap.print()
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# 検索操作
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# ハッシュテーブルにキー key を入力し、値 val を得る
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name = hashmap.get(13276)
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print("\n学籍番号 13276 を入力すると、氏名は " + name)
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# 削除操作
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# ハッシュテーブルからキーと値の組 (key, val) を削除する
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hashmap.remove(16750)
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print("\n16750 を削除した後、ハッシュテーブルは\nKey -> Value")
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hashmap.print()
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