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Co-authored-by: krahets <krahets@163.com>

ja/codes/java/chapter_hashing/array_hash_map.java

@@ -0,0 +1,141 @@
+/**
+ * File: array_hash_map.java
+ * Created Time: 2022-12-04
+ * Author: krahets (krahets@163.com)
+ */
+
+package chapter_hashing;
+
+import java.util.*;
+
+/* キー値ペア */
+class Pair {
+    public int key;
+    public String val;
+
+    public Pair(int key, String val) {
+        this.key = key;
+        this.val = val;
+    }
+}
+
+/* 配列実装に基づくハッシュテーブル */
+class ArrayHashMap {
+    private List<Pair> buckets;
+
+    public ArrayHashMap() {
+        // 100個のバケットを含む配列を初期化
+        buckets = new ArrayList<>();
+        for (int i = 0; i < 100; i++) {
+            buckets.add(null);
+        }
+    }
+
+    /* ハッシュ関数 */
+    private int hashFunc(int key) {
+        int index = key % 100;
+        return index;
+    }
+
+    /* クエリ操作 */
+    public String get(int key) {
+        int index = hashFunc(key);
+        Pair pair = buckets.get(index);
+        if (pair == null)
+            return null;
+        return pair.val;
+    }
+
+    /* 追加操作 */
+    public void put(int key, String val) {
+        Pair pair = new Pair(key, val);
+        int index = hashFunc(key);
+        buckets.set(index, pair);
+    }
+
+    /* 削除操作 */
+    public void remove(int key) {
+        int index = hashFunc(key);
+        // nullに設定して削除を示す
+        buckets.set(index, null);
+    }
+
+    /* すべてのキー値ペアを取得 */
+    public List<Pair> pairSet() {
+        List<Pair> pairSet = new ArrayList<>();
+        for (Pair pair : buckets) {
+            if (pair != null)
+                pairSet.add(pair);
+        }
+        return pairSet;
+    }
+
+    /* すべてのキーを取得 */
+    public List<Integer> keySet() {
+        List<Integer> keySet = new ArrayList<>();
+        for (Pair pair : buckets) {
+            if (pair != null)
+                keySet.add(pair.key);
+        }
+        return keySet;
+    }
+
+    /* すべての値を取得 */
+    public List<String> valueSet() {
+        List<String> valueSet = new ArrayList<>();
+        for (Pair pair : buckets) {
+            if (pair != null)
+                valueSet.add(pair.val);
+        }
+        return valueSet;
+    }
+
+    /* ハッシュテーブルを印刷 */
+    public void print() {
+        for (Pair kv : pairSet()) {
+            System.out.println(kv.key + " -> " + kv.val);
+        }
+    }
+}
+
+public class array_hash_map {
+    public static void main(String[] args) {
+        /* ハッシュテーブルを初期化 */
+        ArrayHashMap map = new ArrayHashMap();
+
+        /* 追加操作 */
+        // ハッシュテーブルにキー値ペア (key, value) を追加
+        map.put(12836, "Ha");
+        map.put(15937, "Luo");
+        map.put(16750, "Suan");
+        map.put(13276, "Fa");
+        map.put(10583, "Ya");
+        System.out.println("\n追加後のハッシュテーブル\nKey -> Value");
+        map.print();
+
+        /* クエリ操作 */
+        // ハッシュテーブルにキーを入力して値を取得
+        String name = map.get(15937);
+        System.out.println("\n学生ID 15937を入力、名前 " + name + " を見つけました");
+
+        /* 削除操作 */
+        // ハッシュテーブルからキー値ペア (key, value) を削除
+        map.remove(10583);
+        System.out.println("\n10583を削除後のハッシュテーブル\nKey -> Value");
+        map.print();
+
+        /* ハッシュテーブルを走査 */
+        System.out.println("\nキー値ペアを走査 Key->Value");
+        for (Pair kv : map.pairSet()) {
+            System.out.println(kv.key + " -> " + kv.val);
+        }
+        System.out.println("\nキーを個別に走査 Key");
+        for (int key : map.keySet()) {
+            System.out.println(key);
+        }
+        System.out.println("\n値を個別に走査 Value");
+        for (String val : map.valueSet()) {
+            System.out.println(val);
+        }
+    }
+}

ja/codes/java/chapter_hashing/built_in_hash.java

@@ -0,0 +1,38 @@
+/**
+ * File: built_in_hash.java
+ * Created Time: 2023-06-21
+ * Author: krahets (krahets@163.com)
+ */
+
+package chapter_hashing;
+
+import utils.*;
+import java.util.*;
+
+public class built_in_hash {
+    public static void main(String[] args) {
+        int num = 3;
+        int hashNum = Integer.hashCode(num);
+        System.out.println("整数 " + num + " のハッシュ値は " + hashNum + " です");
+
+        boolean bol = true;
+        int hashBol = Boolean.hashCode(bol);
+        System.out.println("ブール値 " + bol + " のハッシュ値は " + hashBol + " です");
+
+        double dec = 3.14159;
+        int hashDec = Double.hashCode(dec);
+        System.out.println("小数 " + dec + " のハッシュ値は " + hashDec + " です");
+
+        String str = "Hello algorithm";
+        int hashStr = str.hashCode();
+        System.out.println("文字列 " + str + " のハッシュ値は " + hashStr + " です");
+
+        Object[] arr = { 12836, "Ha" };
+        int hashTup = Arrays.hashCode(arr);
+        System.out.println("配列 " + Arrays.toString(arr) + " のハッシュ値は " + hashTup + " です");
+
+        ListNode obj = new ListNode(0);
+        int hashObj = obj.hashCode();
+        System.out.println("ノードオブジェクト " + obj + " のハッシュ値は " + hashObj + " です");
+    }
+}

ja/codes/java/chapter_hashing/hash_map.java

@@ -0,0 +1,52 @@
+/**
+ * File: hash_map.java
+ * Created Time: 2022-12-04
+ * Author: krahets (krahets@163.com)
+ */
+
+package chapter_hashing;
+
+import java.util.*;
+import utils.*;
+
+public class hash_map {
+    public static void main(String[] args) {
+        /* ハッシュテーブルを初期化 */
+        Map<Integer, String> map = new HashMap<>();
+
+        /* 追加操作 */
+        // ハッシュテーブルにキー値ペア (key, value) を追加
+        map.put(12836, "Ha");
+        map.put(15937, "Luo");
+        map.put(16750, "Suan");
+        map.put(13276, "Fa");
+        map.put(10583, "Ya");
+        System.out.println("\n追加後、ハッシュテーブルは\nKey -> Value");
+        PrintUtil.printHashMap(map);
+
+        /* 検索操作 */
+        // ハッシュテーブルにキーを入力し、値を取得
+        String name = map.get(15937);
+        System.out.println("\n学生番号 15937 を入力し、名前 " + name + " を見つけました");
+
+        /* 削除操作 */
+        // ハッシュテーブルからキー値ペア (key, value) を削除
+        map.remove(10583);
+        System.out.println("\n10583 を削除後、ハッシュテーブルは\nKey -> Value");
+        PrintUtil.printHashMap(map);
+
+        /* ハッシュテーブルの走査 */
+        System.out.println("\nキー値ペアを走査 Key->Value");
+        for (Map.Entry<Integer, String> kv : map.entrySet()) {
+            System.out.println(kv.getKey() + " -> " + kv.getValue());
+        }
+        System.out.println("\nキーを個別に走査 Key");
+        for (int key : map.keySet()) {
+            System.out.println(key);
+        }
+        System.out.println("\n値を個別に走査 Value");
+        for (String val : map.values()) {
+            System.out.println(val);
+        }
+    }
+}

ja/codes/java/chapter_hashing/hash_map_chaining.java

@@ -0,0 +1,148 @@
+/**
+ * File: hash_map_chaining.java
+ * Created Time: 2023-06-13
+ * Author: krahets (krahets@163.com)
+ */
+
+package chapter_hashing;
+
+import java.util.ArrayList;
+import java.util.List;
+
+/* チェイン法ハッシュテーブル */
+class HashMapChaining {
+    int size; // キー値ペアの数
+    int capacity; // ハッシュテーブルの容量
+    double loadThres; // 拡張をトリガーする負荷率の閾値
+    int extendRatio; // 拡張倍率
+    List<List<Pair>> buckets; // バケット配列
+
+    /* コンストラクタ */
+    public HashMapChaining() {
+        size = 0;
+        capacity = 4;
+        loadThres = 2.0 / 3.0;
+        extendRatio = 2;
+        buckets = new ArrayList<>(capacity);
+        for (int i = 0; i < capacity; i++) {
+            buckets.add(new ArrayList<>());
+        }
+    }
+
+    /* ハッシュ関数 */
+    int hashFunc(int key) {
+        return key % capacity;
+    }
+
+    /* 負荷率 */
+    double loadFactor() {
+        return (double) size / capacity;
+    }
+
+    /* クエリ操作 */
+    String get(int key) {
+        int index = hashFunc(key);
+        List<Pair> bucket = buckets.get(index);
+        // バケットを走査、キーが見つかった場合対応するvalを返す
+        for (Pair pair : bucket) {
+            if (pair.key == key) {
+                return pair.val;
+            }
+        }
+        // キーが見つからない場合、nullを返す
+        return null;
+    }
+
+    /* 追加操作 */
+    void put(int key, String val) {
+        // 負荷率が閾値を超えた場合、拡張を実行
+        if (loadFactor() > loadThres) {
+            extend();
+        }
+        int index = hashFunc(key);
+        List<Pair> bucket = buckets.get(index);
+        // バケットを走査、指定したキーに遭遇した場合、対応するvalを更新して戻る
+        for (Pair pair : bucket) {
+            if (pair.key == key) {
+                pair.val = val;
+                return;
+            }
+        }
+        // キーが見つからない場合、キー値ペアを末尾に追加
+        Pair pair = new Pair(key, val);
+        bucket.add(pair);
+        size++;
+    }
+
+    /* 削除操作 */
+    void remove(int key) {
+        int index = hashFunc(key);
+        List<Pair> bucket = buckets.get(index);
+        // バケットを走査、その中からキー値ペアを削除
+        for (Pair pair : bucket) {
+            if (pair.key == key) {
+                bucket.remove(pair);
+                size--;
+                break;
+            }
+        }
+    }
+
+    /* ハッシュテーブルを拡張 */
+    void extend() {
+        // 元のハッシュテーブルを一時的に保存
+        List<List<Pair>> bucketsTmp = buckets;
+        // 拡張された新しいハッシュテーブルを初期化
+        capacity *= extendRatio;
+        buckets = new ArrayList<>(capacity);
+        for (int i = 0; i < capacity; i++) {
+            buckets.add(new ArrayList<>());
+        }
+        size = 0;
+        // 元のハッシュテーブルから新しいハッシュテーブルにキー値ペアを移動
+        for (List<Pair> bucket : bucketsTmp) {
+            for (Pair pair : bucket) {
+                put(pair.key, pair.val);
+            }
+        }
+    }
+
+    /* ハッシュテーブルを印刷 */
+    void print() {
+        for (List<Pair> bucket : buckets) {
+            List<String> res = new ArrayList<>();
+            for (Pair pair : bucket) {
+                res.add(pair.key + " -> " + pair.val);
+            }
+            System.out.println(res);
+        }
+    }
+}
+
+public class hash_map_chaining {
+    public static void main(String[] args) {
+        /* ハッシュテーブルを初期化 */
+        HashMapChaining map = new HashMapChaining();
+
+        /* 追加操作 */
+        // ハッシュテーブルにキー値ペア (key, value) を追加
+        map.put(12836, "Ha");
+        map.put(15937, "Luo");
+        map.put(16750, "Suan");
+        map.put(13276, "Fa");
+        map.put(10583, "Ya");
+        System.out.println("\n追加後のハッシュテーブル\nKey -> Value");
+        map.print();
+
+        /* クエリ操作 */
+        // ハッシュテーブルにキーを入力して値を取得
+        String name = map.get(13276);
+        System.out.println("\n学生ID 13276を入力、名前 " + name + " を見つけました");
+
+        /* 削除操作 */
+        // ハッシュテーブルからキー値ペア (key, value) を削除
+        map.remove(12836);
+        System.out.println("\n12836を削除後のハッシュテーブル\nKey -> Value");
+        map.print();
+    }
+}

ja/codes/java/chapter_hashing/hash_map_open_addressing.java

@@ -0,0 +1,158 @@
+/**
+ * File: hash_map_open_addressing.java
+ * Created Time: 2023-06-13
+ * Author: krahets (krahets@163.com)
+ */
+
+package chapter_hashing;
+
+/* オープンアドレス法ハッシュテーブル */
+class HashMapOpenAddressing {
+    private int size; // キー値ペアの数
+    private int capacity = 4; // ハッシュテーブルの容量
+    private final double loadThres = 2.0 / 3.0; // 拡張をトリガーする負荷率の閾値
+    private final int extendRatio = 2; // 拡張倍率
+    private Pair[] buckets; // バケット配列
+    private final Pair TOMBSTONE = new Pair(-1, "-1"); // 削除マーク
+
+    /* コンストラクタ */
+    public HashMapOpenAddressing() {
+        size = 0;
+        buckets = new Pair[capacity];
+    }
+
+    /* ハッシュ関数 */
+    private int hashFunc(int key) {
+        return key % capacity;
+    }
+
+    /* 負荷率 */
+    private double loadFactor() {
+        return (double) size / capacity;
+    }
+
+    /* keyに対応するバケットインデックスを検索 */
+    private int findBucket(int key) {
+        int index = hashFunc(key);
+        int firstTombstone = -1;
+        // 線形探査、空のバケットに遭遇したら終了
+        while (buckets[index] != null) {
+            // keyに遭遇した場合、対応するバケットインデックスを返す
+            if (buckets[index].key == key) {
+                // 以前に削除マークに遭遇していた場合、キー値ペアをそのインデックスに移動
+                if (firstTombstone != -1) {
+                    buckets[firstTombstone] = buckets[index];
+                    buckets[index] = TOMBSTONE;
+                    return firstTombstone; // 移動後のバケットインデックスを返す
+                }
+                return index; // バケットインデックスを返す
+            }
+            // 最初に遭遇した削除マークを記録
+            if (firstTombstone == -1 && buckets[index] == TOMBSTONE) {
+                firstTombstone = index;
+            }
+            // バケットインデックスを計算、末尾を超えた場合は先頭に戻る
+            index = (index + 1) % capacity;
+        }
+        // keyが存在しない場合、挿入ポイントのインデックスを返す
+        return firstTombstone == -1 ? index : firstTombstone;
+    }
+
+    /* クエリ操作 */
+    public String get(int key) {
+        // keyに対応するバケットインデックスを検索
+        int index = findBucket(key);
+        // キー値ペアが見つかった場合、対応するvalを返す
+        if (buckets[index] != null && buckets[index] != TOMBSTONE) {
+            return buckets[index].val;
+        }
+        // キー値ペアが存在しない場合、nullを返す
+        return null;
+    }
+
+    /* 追加操作 */
+    public void put(int key, String val) {
+        // 負荷率が閾値を超えた場合、拡張を実行
+        if (loadFactor() > loadThres) {
+            extend();
+        }
+        // keyに対応するバケットインデックスを検索
+        int index = findBucket(key);
+        // キー値ペアが見つかった場合、valを上書きして戻る
+        if (buckets[index] != null && buckets[index] != TOMBSTONE) {
+            buckets[index].val = val;
+            return;
+        }
+        // キー値ペアが存在しない場合、キー値ペアを追加
+        buckets[index] = new Pair(key, val);
+        size++;
+    }
+
+    /* 削除操作 */
+    public void remove(int key) {
+        // keyに対応するバケットインデックスを検索
+        int index = findBucket(key);
+        // キー値ペアが見つかった場合、削除マークで覆う
+        if (buckets[index] != null && buckets[index] != TOMBSTONE) {
+            buckets[index] = TOMBSTONE;
+            size--;
+        }
+    }
+
+    /* ハッシュテーブルを拡張 */
+    private void extend() {
+        // 元のハッシュテーブルを一時的に保存
+        Pair[] bucketsTmp = buckets;
+        // 拡張された新しいハッシュテーブルを初期化
+        capacity *= extendRatio;
+        buckets = new Pair[capacity];
+        size = 0;
+        // 元のハッシュテーブルから新しいハッシュテーブルにキー値ペアを移動
+        for (Pair pair : bucketsTmp) {
+            if (pair != null && pair != TOMBSTONE) {
+                put(pair.key, pair.val);
+            }
+        }
+    }
+
+    /* ハッシュテーブルを印刷 */
+    public void print() {
+        for (Pair pair : buckets) {
+            if (pair == null) {
+                System.out.println("null");
+            } else if (pair == TOMBSTONE) {
+                System.out.println("TOMBSTONE");
+            } else {
+                System.out.println(pair.key + " -> " + pair.val);
+            }
+        }
+    }
+}
+
+public class hash_map_open_addressing {
+    public static void main(String[] args) {
+        // ハッシュテーブルを初期化
+        HashMapOpenAddressing hashmap = new HashMapOpenAddressing();
+
+        // 追加操作
+        // ハッシュテーブルにキー値ペア (key, val) を追加
+        hashmap.put(12836, "Ha");
+        hashmap.put(15937, "Luo");
+        hashmap.put(16750, "Suan");
+        hashmap.put(13276, "Fa");
+        hashmap.put(10583, "Ya");
+        System.out.println("\n追加後のハッシュテーブル\nKey -> Value");
+        hashmap.print();
+
+        // クエリ操作
+        // ハッシュテーブルにキーを入力して値valを取得
+        String name = hashmap.get(13276);
+        System.out.println("\n学生ID 13276を入力、名前 " + name + " を見つけました");
+
+        // 削除操作
+        // ハッシュテーブルからキー値ペア (key, val) を削除
+        hashmap.remove(16750);
+        System.out.println("\n16750を削除後のハッシュテーブル\nKey -> Value");
+        hashmap.print();
+    }
+}

ja/codes/java/chapter_hashing/simple_hash.java

@@ -0,0 +1,65 @@
+/**
+ * File: simple_hash.java
+ * Created Time: 2023-06-21
+ * Author: krahets (krahets@163.com)
+ */
+
+package chapter_hashing;
+
+public class simple_hash {
+    /* 加算ハッシュ */
+    static int addHash(String key) {
+        long hash = 0;
+        final int MODULUS = 1000000007;
+        for (char c : key.toCharArray()) {
+            hash = (hash + (int) c) % MODULUS;
+        }
+        return (int) hash;
+    }
+
+    /* 乗算ハッシュ */
+    static int mulHash(String key) {
+        long hash = 0;
+        final int MODULUS = 1000000007;
+        for (char c : key.toCharArray()) {
+            hash = (31 * hash + (int) c) % MODULUS;
+        }
+        return (int) hash;
+    }
+
+    /* XORハッシュ */
+    static int xorHash(String key) {
+        int hash = 0;
+        final int MODULUS = 1000000007;
+        for (char c : key.toCharArray()) {
+            hash ^= (int) c;
+        }
+        return hash & MODULUS;
+    }
+
+    /* 回転ハッシュ */
+    static int rotHash(String key) {
+        long hash = 0;
+        final int MODULUS = 1000000007;
+        for (char c : key.toCharArray()) {
+            hash = ((hash << 4) ^ (hash >> 28) ^ (int) c) % MODULUS;
+        }
+        return (int) hash;
+    }
+
+    public static void main(String[] args) {
+        String key = "Hello algorithm";
+
+        int hash = addHash(key);
+        System.out.println("加算ハッシュ値は " + hash + " です");
+
+        hash = mulHash(key);
+        System.out.println("乗算ハッシュ値は " + hash + " です");
+
+        hash = xorHash(key);
+        System.out.println("XORハッシュ値は " + hash + " です");
+
+        hash = rotHash(key);
+        System.out.println("回転ハッシュ値は " + hash + " です");
+    }
+}