C++自行实现字典——从零开始打造自己的数据结构 |21xrx.com

C++自行实现字典——从零开始打造自己的数据结构

2023-07-14 18:15:56 深夜i -- --

C++ 字典数据结构实现自己的

字典是一种重要的数据结构。在计算机科学中，字典通常指能够快速查找某个关键字对应的值的数据结构。常见的字典实现包括哈希表、红黑树等。但如果想要更深入理解字典的原理，从零开始自行实现字典是非常有帮助的。

C++是一种广泛使用的编程语言，具有高效性和灵活性。在C++中，可以通过模板类来自行实现字典数据结构。

首先，需要定义一个简单的键值对结构体：


template<typename K, typename V>
struct dict_entry {
  K key;
  V value;
  dict_entry<K, V>* next;
};

其中，K表示键的类型，V表示值的类型。next表示指向下一个键值对的指针。

接着，可以定义一个自行实现的字典类：


template<typename K, typename V>
class Dict {
public:
  Dict();
  ~Dict();
  void put(K key, V value);
  V& get(K key);
private:
  dict_entry<K, V>** bucket;
  unsigned int capacity;
  unsigned int count;
  unsigned int hash(K key);
};

其中，bucket表示指向存储键值对的桶的指针数组。capacity表示桶的数量。count表示字典中键值对的数量。hash函数用于将键转换成桶的索引。

在实现put函数时，可以通过哈希函数来计算键的桶的索引，然后在对应的桶中插入新的键值对：


template<typename K, typename V>
void Dict<K, V>::put(K key, V value) {
  unsigned int index = hash(key) % capacity;
  dict_entry<K, V>* entry = bucket[index];
  dict_entry<K, V>* new_entry = new dict_entry<K, V>;
  new_entry->key = key;
  new_entry->value = value;
  new_entry->next = nullptr;
  if (entry == nullptr) {
    bucket[index] = new_entry;
  } else {
    while (entry != nullptr) {
      if (entry->key == key) {
        entry->value = value;
        return;
      }
      if (entry->next == nullptr) {
        entry->next = new_entry;
        break;
      }
      entry = entry->next;
    }
  }
  count++;
}

在实现get函数时，需要先通过哈希函数计算键的桶的索引，然后在对应的桶中查找对应的键值对：


template<typename K, typename V>
V& Dict<K, V>::get(K key) {
  unsigned int index = hash(key) % capacity;
  dict_entry<K, V>* entry = bucket[index];
  while (entry != nullptr) {
    if (entry->key == key) {
      return entry->value;
    }
    entry = entry->next;
  }
  throw "Key not found";
}

对于哈希函数，可以使用简单的取模运算，但也可以使用更复杂的哈希算法来提高效率和减小哈希冲突的可能性。

最后，需要在构造函数和析构函数中初始化和销毁存储键值对的桶：


template<typename K, typename V>
Dict<K, V>::Dict() : count(0), capacity(10) {
  bucket = new dict_entry<K, V>*[capacity]();
}
template<typename K, typename V>
Dict<K, V>::~Dict() {
  for (unsigned int i = 0; i < capacity; ++i) {
    dict_entry<K, V>* entry = bucket[i];
    while (entry != nullptr) {
      dict_entry<K, V>* temp = entry;
      entry = entry->next;
      delete temp;
    }
  }
  delete[] bucket;
}

通过自行实现字典数据结构，可以更深入地理解字典的工作原理和实现方式。同时，也可以根据自己的需要来实现更适合特定项目的字典结构。

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