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

ja/codes/python/chapter_hashing/hash_map_chaining.py

@@ -0,0 +1,118 @@
+"""
+File: hash_map_chaining.py
+Created Time: 2023-06-13
+Author: krahets (krahets@163.com)
+"""
+
+import sys
+from pathlib import Path
+
+sys.path.append(str(Path(__file__).parent.parent))
+from chapter_hashing.array_hash_map import Pair
+
+
+class HashMapChaining:
+    """チェーンアドレス法ハッシュテーブル"""
+
+    def __init__(self):
+        """コンストラクタ"""
+        self.size = 0  # キー値ペアの数
+        self.capacity = 4  # ハッシュテーブルの容量
+        self.load_thres = 2.0 / 3.0  # 拡張をトリガーする負荷率の閾値
+        self.extend_ratio = 2  # 拡張の倍数
+        self.buckets = [[] for _ in range(self.capacity)]  # バケット配列
+
+    def hash_func(self, key: int) -> int:
+        """ハッシュ関数"""
+        return key % self.capacity
+
+    def load_factor(self) -> float:
+        """負荷率"""
+        return self.size / self.capacity
+
+    def get(self, key: int) -> str | None:
+        """照会操作"""
+        index = self.hash_func(key)
+        bucket = self.buckets[index]
+        # バケットを走査し、キーが見つかれば対応する val を返す
+        for pair in bucket:
+            if pair.key == key:
+                return pair.val
+        # キーが見つからない場合、None を返す
+        return None
+
+    def put(self, key: int, val: str):
+        """追加操作"""
+        # 負荷率が閾値を超えた場合、拡張を実行
+        if self.load_factor() > self.load_thres:
+            self.extend()
+        index = self.hash_func(key)
+        bucket = self.buckets[index]
+        # バケットを走査し、指定されたキーに遭遇した場合、対応する val を更新して返す
+        for pair in 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(key, val)
+        bucket.append(pair)
+        self.size += 1
+
+    def remove(self, key: int):
+        """削除操作"""
+        index = self.hash_func(key)
+        bucket = self.buckets[index]
+        # バケットを走査し、その中からキー値ペアを削除
+        for pair in bucket:
+            if pair.key == key:
+                bucket.remove(pair)
+                self.size -= 1
+                break
+
+    def extend(self):
+        """ハッシュテーブルを拡張"""
+        # 元のハッシュテーブルを一時的に保存
+        buckets = self.buckets
+        # 拡張された新しいハッシュテーブルを初期化
+        self.capacity *= self.extend_ratio
+        self.buckets = [[] for _ in range(self.capacity)]
+        self.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 bucket in buckets:
+            for pair in bucket:
+                self.put(pair.key, pair.val)
+
+    def print(self):
+        """ハッシュテーブルを出力"""
+        for bucket in self.buckets:
+            res = []
+            for pair in bucket:
+                res.append(str(pair.key) + " -> " + pair.val)
+            print(res)
+
+
+"""Driver Code"""
+if __name__ == "__main__":
+    # ハッシュテーブルを初期化
+    hashmap = HashMapChaining()
+
+    # 追加操作
+    # キー値ペア (key, value) をハッシュテーブルに追加
+    hashmap.put(12836, "Ha")
+    hashmap.put(15937, "Luo")
+    hashmap.put(16750, "Suan")
+    hashmap.put(13276, "Fa")
+    hashmap.put(10583, "Ya")
+    print("\n追加後、ハッシュテーブルは\n[Key1 -> Value1, Key2 -> Value2, ...]")
+    hashmap.print()
+
+    # 照会操作
+    # ハッシュテーブルにキーを入力し、値を取得
+    name = hashmap.get(13276)
+    print("\n学生ID 13276 を入力、名前 " + name + " が見つかりました")
+
+    # 削除操作
+    # ハッシュテーブルからキー値ペア (key, value) を削除
+    hashmap.remove(12836)
+    print("\n12836 を削除後、ハッシュテーブルは\n[Key1 -> Value1, Key2 -> Value2, ...]")
+    hashmap.print()