1 class Array(object):
2
3 def __init__(self, size = 32, init = None):
4 self._size = size
5 self._items = [init] * size
6
7
8 def __getitem__(self, index):
9 return self._items[index]
10
11
12 def __setitem__(self, index, value):
13 self._items[index] = value
14
15
16 def __len__(self):
17 return self._size
18
19
20 def clear(self, value = None):
21 for i in range(self,_items):
22 self._items[i] = value
23
24
25 def __iter__(self):
26 for item in self._items:
27 yield item
28
29
30
31
32 class Slot(object):
33 """
34 定义一个哈希表数组的槽
35 注意：一个槽有三种状态
36 1. 从未被使用过，HashMap.UNUSED。 此槽没有被使用和冲突过，查找时只要找到UNUSED 就不用再继续探查了
37 2. 使用过但是remove了， 此时是HashMap.EMPTY，该谈差点后面的元素仍可能是有key
38 3. 槽正在使用Slot 节点
39 """
40 def __init__(self, key, value):
41 self.key = key
42 self.value = value
43
44
45 class HashTable(object):
46 UNUSED = None # 表示slot 没有被使用过
47 EMPTY = Slot(None, None) # 使用过被删除
48
49
50 def __init__(self):
51 self._table = Array(8, init = HashTable.UNUSED) # 初始化，数组的每个元素都是UNUSED
52 self.length = 0
53
54
55 @property # 内置装饰器，把方法变成属性
56 def _load_factor(self):
57 return self.length/float(len(self._table))
58
59
60 def __len__(self):
61 return self.length
62
63
64 def _hash(self, key):
65 return abs(hash(key)) % len(self._table) # abs函数返回绝对值 hash 是内置函数 _hash 直接使用内置的哈希函数，对数组的长度取模
66
67
68 def _find_key(self, key):
69 index = self._hash(key) # 先用 _hash方法计算出槽的位置
70 _len = len(self._table) # 现保存下来长度
71 while self._table[index] is not HashTable.UNUSED: # 如果这个槽不是没有被使用过
72 if self._table[index] is HashTable.EMPTY: # 如果这个槽是，曾经有过值，不过被删除了
73 index = (index*5 +1 ) % _len # cpython 使用的一种解决哈希冲突的方式
74 continue
75 elif self._table[index].key == key: # 正在使用， 如果key值相同
76 return index
77 else: # 这里就只剩最后一种可能， 正在使用，但是key没有找到
78 index = (index *5 +1) % _len
79 return None
80
81
82 def _slot_can_insert(self, index): # 判断一个槽是否可以插入
83 return (self._table[index] is HashTable.EMPTY or self._table[index] is HashTable.UNUSED)
84
85
86 def _find_slot_for_insert(self,key): # 寻找一个空槽，用来插入
87 index = self._hash(key)
88 _len = len(self._table)
89 while not self._slot_can_insert(index):
90 index = (index*5 + 1) % _len
91 return index
92
93
94 def __contains__(self, key): # 实现一个in操作符
95 index = self._find_key(key)
96 return index is not None
97
98
99 def add(self, key, value):
100 if key in self: # 上面实现的in操作符
101 index = self._find_key(key)
102 self._table[index].value = value
103 return False # 返回False 表示没有执行插入操作，执行的是更新操作
104 else:
105 index = self._find_slot_for_insert(key)
106 self._table[index] = Slot(key, value) # 这两部可能会调用_slot_can_insert 函数，不管是哪种情况，EMPTY 或 是 UNUSEZD，都将这个节点声明为Slot类
107 self.length += 1
108 if self._load_factor >= 0.8:
109 self._rehash() # 当空间占用大于0.8 的时候，进行rehash 重新分配空间。
110 return True
111
112 def _rehash(self):
113 old_table = self._table
114 newsize = len(self._table) *2
115 self._table = Array(newsize, HashTable.UNUSED)
116 self.length = 0
117
118 for slot in old_table:
119 if slot is not HashTable.UNUSED and slot is not HashTable.EMPTY: # 判断这个slot 是有值的
120 index = self._find_slot_for_insert(slot.key) # 找到一个可以插入的槽
121 self._table[index] = slot
122 self.length += 1
123
124
125 def get(self, key, default = None):
126 index = self._find_key(key)
127 if index is None:
128 return default
129 else:
130 return self._table[index].value
131
132
133 def remove(self,key):
134 index = self._find_key(key)
135 if index is None:
136 raise KeyError()
137 value = self._table[index].value
138 self.length -= 1
139 self._table[index] = HashTable.EMPTY
140 return value
141
142
143 def __iter__(self): # 遍历操作，python 字典默认遍历的是key，这里实现的也是遍历key
144 for slot in self._table:
145 if slot not in(HashTable.EMPTY, HashTable.UNUSED):
146 yield slot.key
147
148
149
150
151
152 class DictADT(HashTable):
153
154 def __setitem__(self, key, value): # 设定给定键的值
155 self.add(key, value)
156
157
158 def __getitem__(self, key): # 返回给定键的值
159 if key not in self:
160 raise KeyError()
161 else:
162 return self.get(key)
163
164
165 def _iter_slot(self):
166 for slot in self._table:
167 if slot not in (HashTable.EMPTY, HashTable.UNUSED):
168 yield slot
169
170 def items(self):
171 for slot in self._iter_slot():
172 yield (slot.key, slot.value)
173
174
175 def keys(self):
176 for slot in self._iter_slot():
177 yield slot.key
178
179
180 def values(self):
181 for slot in self._iter_slot():
182 yield slot.value
183
184
185
186 def test_dict():
187 import random
188 d = DictADT()
189 d['a'] = 1 # 这时候调用 __setitem__ 方法
190
191 assert d['a'] == 1
192 d.remove('a')
193
194 l = list(range(30))
195 random.suffle(l) # 打乱l
196 for i in l:
197 d.add(i, i )
198
199 for i in range(30):
200 assert d.get(i) == i
201
202 assert sorted (list(d.keys())) == sorted(l)
