哈希表的代码实现以及性质

一.哈希表的介绍

      哈希表本质上是一种存储键值对的容器，但是和avl树或者是红黑树比较而言，哈希表的查找要更加直接和快速，我个人感觉有点像打靶一样，直接打入某个位置，如果那个位置已经有元素了，就去附近的位置，直到找到空白的地方，但是这个打靶也是存在着一定的规则，一般情况下都是采用哈希值取模的结果进行打靶。

直接来说它通过哈希函数将键映射到表中的一个位置，从而实现快速的数据插入、查找和删除操作。哈希表的核心思想是利用哈希函数将键的值转换为存储位置的索引，从而实现高效的访问。

在C++中unorder_map的底层就是采用了哈希表

二.哈希表的实现逻辑

    首先它是通过管理数组的形式来进行实现，所以肯定要含有vector，不过这个vector里面的类型是什么呢？第一，每一个元素它肯定是存键值对的，所以肯定含有pair<K,V>，然后因为对于每一个元素而言，我们需要知道它的状态，比如EXIST，EMPTY，DELETE，所以说就需要采用结构体和联合的结合来构成一个元素

enum STATE
{
    EXIST,
    DELETE,
    EMPTY
};
template<class K, class V>
class HashData
{
public:
    pair<K, V> kv;
    STATE state = EMPTY;
};

然后我们管理好vector以后，肯定还要知道这个哈希表中有多少元素，这个时候就需要有一个int n来记录元素的数量了，这就是哈希表的成员变量、

class HashTable
{
private:
    vector<HashData<K, V>> data;
    int n;

然后就是实现构造函数，我一般实现构造函数就是给data开辟空间和将n进行初始化，将n初始化为0，然后将data开辟10空间 

HashTable()
{
    data.resize(10);
    n = 0;
}

然后写插入函数，对于哈希表的插入而言，第一步肯定是判断哈希表里面是否含有这个元素，如果含有，而插入失败，然后就是将这个kay转化成哈希值了，这里转化成哈希值其实并不是很简单，因为要涉及到很多的数据类型，所以说要让外界传递一个哈希函数，但是对于一些int，或者String的类型来说，可以直接生成对应的哈希指，我们也要构造两个默认的哈希函数，第一个哈希函数就比较简单，直接是将key强转为int类型，然后返回，而对于String类型来说，就是需要采用一定的算法来获得哈希指了，不过这里重要的是要利用将类强制定义为String的形式，就可以使用String了

template<class K>
struct defafunc
{
    int operator()(const K&val)
    {
        return (int)val;
    }
};
template<>
struct defafunc< std::string>
{
    int operator()( const std::string& str)
    {
        int hash = 0;
        for (auto e : str)
        {
            hash *=  131;
            hash += e;
        }
        return hash;
    }
};

这个比较重要，得到哈希值以后，就将哈希值模上数组长度，得到位置，然后再判断该位置是否还存在其他元素，如果有，就将哈希值加加，但是为了防止越界，每次加完以后进行模上数组长度，直到找到空位，放入pair，然后将位置的状态置为存在

HashFunc func;
int hash = func(val.first);

hash = hash % data.size();
cout << hash << endl;
while (data[hash].state == EXIST)
{
    hash++;
    hash = hash % data.size();
}
data[hash].kv = val;
data[hash].state = EXIST;
n++;
return true;

当然，实现上面的前提是看数组是否需要扩容，一般情况下当存在的元素处于size大于0.7时就属于过多，此时就需要扩容，扩容的思路就是先拷贝实例化一个当前大小二倍的哈希表，然后将现在存在的元素一个个插入新的表里面，然后将两个哈希表的容器交换，这样也就实现了扩容

     if (n * 10 / data.size() > 7)
    {
        int newsize = data.size() * 2;
        HashTable<K, V> copy;
        copy.data.resize(newsize);
        for (auto e : data)
        {
            if(e.state == EXIST)
            copy.insert(e.kv);
        }
        copy.data.swap(data);
    }

然后是查找，查找一般是给一个key，然后返回这个元素的指针，如果不存在这个元素时，就返回nullptr，查找一般是利用刚刚的规则，先利用哈希函数获得哈希值，然后将哈希值进行判断，得到对应的位置，最后是看看直到为EMPTY时能不能找到对应的key，找不到则返回nullptr，找到则返回对应的元素

HashData<K, V>* find(const K& key)
{
    HashFunc func;
    int hash = func(key);
    if (isEmpty())
    {
        return nullptr;
    }
    hash = hash % data.size();
    
    while (data[hash].state != EMPTY)
    {
        if (data[hash].kv.first == key && data[hash].state == EXIST)
            return &data[hash];
        hash++;
        hash = hash % data.size();
    }
    return nullptr;
}

删除最简单，先从find里面找到位置，然后将位置状态置为DELETE就行