LeetCode-Day90(C++) 705. 设计哈希集合

705. 设计哈希集合
     不使用任何内建的哈希表库设计一个哈希集合（HashSet）。

实现 MyHashSet 类：

void add(key) 向哈希集合中插入值 key 。
bool contains(key) 返回哈希集合中是否存在这个值 key 。
void remove(key) 将给定值 key 从哈希集合中删除。如果哈希集合中没有这个值，什么也不做。

示例：

输入：
[“MyHashSet”, “add”, “add”, “contains”, “contains”, “add”, “contains”, “remove”, “contains”]
[[], [1], [2], [1], [3], [2], [2], [2], [2]]
输出：
[null, null, null, true, false, null, true, null, false]

解释：
MyHashSet myHashSet = new MyHashSet();
myHashSet.add(1); // set = [1]
myHashSet.add(2); // set = [1, 2]
myHashSet.contains(1); // 返回 True
myHashSet.contains(3); // 返回 False ，（未找到）
myHashSet.add(2); // set = [1, 2]
myHashSet.contains(2); // 返回 True
myHashSet.remove(2); // set = [1]
myHashSet.contains(2); // 返回 False ，（已移除）

提示：

0 <= key <= 106
最多调用 104 次 add、remove 和 contains 。

进阶：你可以不使用内建的哈希集合库解决此问题吗？

为了实现哈希集合这一数据结构，有以下几个关键问题需要解决：

哈希函数：能够将集合中任意可能的元素映射到一个固定范围的整数值，并将该元素存储到整数值对应的地址上。

冲突处理：由于不同元素可能映射到相同的整数值，因此需要在整数值出现「冲突」时，需要进行冲突处理。总的来说，有以下几种策略解决冲突：
链地址法：为每个哈希值维护一个链表，并将具有相同哈希值的元素都放入这一链表当中。

开放地址法：当发现哈希值 h 处产生冲突时，根据某种策略，从 h 出发找到下一个不冲突的位置。例如，一种最简单的策略是，不断地检查 h+1,h+2,h+3,… 这些整数对应的位置。

再哈希法：当发现哈希冲突后，使用另一个哈希函数产生一个新的地址。
扩容：当哈希表元素过多时，冲突的概率将越来越大，而在哈希表中查询一个元素的效率也会越来越低。因此，需要开辟一块更大的空间，来缓解哈希表中发生的冲突。

以上内容读者可以自行翻阅数据结构的教材，本题解不再阐述，而是直接给出一个最简单的哈希表实现。

方法一：链地址法
设哈希表的大小为 base，则可以设计一个简单的哈希函数：hash(x)=x mod base。

我们开辟一个大小为base 的数组，数组的每个位置是一个链表。当计算出哈希值之后，就插入到对应位置的链表当中。

由于我们使用整数除法作为哈希函数，为了尽可能避免冲突，应当将 base 取为一个质数。在这里，我们取 base=769。

作者：LeetCode-Solution
链接：https://leetcode-cn.com/problems/design-hashset/solution/she-ji-ha-xi-ji-he-by-leetcode-solution-xp4t/

class MyHashMap {
private:
    vector<list<pair<int, int>>> data;
    static const int base = 769;
    static int hash(int key) {
        return key % base;
    }
public:
    /** Initialize your data structure here. */
    MyHashMap(): data(base) {}
    
    /** value will always be non-negative. */
    void put(int key, int value) {
        int h = hash(key);
        for (auto it = data[h].begin(); it != data[h].end(); it++) {
            if ((*it).first == key) {
                (*it).second = value;
                return;
            }
        }
        data[h].push_back(make_pair(key, value));
    }
    
    /** Returns the value to which the specified key is mapped, or -1 if this map contains no mapping for the key */
    int get(int key) {
        int h = hash(key);
        for (auto it = data[h].begin(); it != data[h].end(); it++) {
            if ((*it).first == key) {
                return (*it).second;
            }
        }
        return -1;
    }
    
    /** Removes the mapping of the specified value key if this map contains a mapping for the key */
    void remove(int key) {
        int h = hash(key);
        for (auto it = data[h].begin(); it != data[h].end(); it++) {
            if ((*it).first == key) {
                data[h].erase(it);
                return;
            }
        }
    }
};

/**
 * Your MyHashMap object will be instantiated and called as such:
 * MyHashMap* obj = new MyHashMap();
 * obj->put(key,value);
 * int param_2 = obj->get(key);
 * obj->remove(key);
 */