C++ Cuckoo 散列

一种被称为“布谷鸟哈希”（cuckoo hashing）的哈希技术使用两个或多个哈希表来解决冲突。它基于多个哈希表和两个（或更多）哈希函数的概念。当一个元素与哈希表中的另一个元素发生冲突时，该元素会使用其备用哈希函数被移动到另一个哈希表中的下一个可用位置。这个过程会一直持续，直到找到一个可用的位置，或者达到预定的迭代次数，这表明可能出现了循环，需要扩大哈希表。

布谷鸟哈希的基本原则是，每个元素都被分配到由哈希算法确定的多个位置之一。如果插入一个元素时发生冲突，现有的元素将被移除并移动到由另一个哈希函数选择的不同位置。这个“驱逐”过程可能会引发一系列的驱逐，直到找到一个空槽或达到最大迭代次数。

1. 哈希函数：当元素发生冲突时，布谷鸟哈希使用多种哈希函数来发现冲突元素的备用位置。这些哈希函数的质量对整个哈希方法的效率有显著影响。
2. 表大小和负载因子：影响布谷鸟哈希效率的两个重要因素是哈希表的大小和负载因子（元素数量与哈希表中总槽数之比）。必须维持一个适当的权衡，以最小化内存使用并避免过多的冲突。
3. 循环检测和调整大小：布谷鸟哈希可能会陷入一个循环，其中元素不断地被移动和移除，这表明哈希表需要调整大小。有效的循环检测机制和调整大小的算法对于维持哈希方案的稳定性和避免性能下降至关重要。
4. 性能分析：布谷鸟哈希的性能通常用预期的重定位次数来描述。这个数字取决于多种变量，包括负载因子、哈希函数的数量以及输入数据的独特属性。在理论分析中，通常会比较某些操作（如搜索、插入和删除）的最坏情况和平均时间复杂度。

代码

让我们通过一个例子来说明 C++ 中的布谷鸟哈希。

输出

Search 50: Found
Search 100: Found
Search 30: Not found

说明

1. 头文件：代码包含了 vector 容器数据结构和输入/输出（iostream）操作所需的头文件。
2. 哈希函数：根据提供的表大小，定义了两个哈希函数 hash_Function1 和 hash_Function2，用于计算给定键的哈希值。
3. Cuckoo_Hash 类：这个类负责管理布谷鸟哈希算法，它有私有成员 size、table1 和 table2。构造函数用给定的大小初始化哈希表，并用值 -1 表示空槽。
4. 插入函数：insert 函数尝试将一个键添加到哈希表中。如果 table1 或 table2 中有空槽，则将键存储在相应的哈希位置。如果两个槽都已被占用，函数会尝试通过在两个表之间交换当前元素来进行再哈希，直到找到一个空位置或达到最大迭代次数。
5. 搜索函数：此函数在每个哈希表中查找给定键是否存在。它使用哈希函数计算键的哈希值，然后将其与存储在表1和表2中计算出的位置的值进行比较。
6. 主函数：在主函数中，创建了一个大小为 10 的 Cuckoo_Hash 类对象。使用 insert 函数将多个元素添加到哈希表中，并使用搜索函数来确定某些键是否存在。搜索操作的结果被打印到控制台。