rusi/hashmap.c

// ============================================================
// Реализация хеш-таблицы с открытой адресацией
// ============================================================

#включить "руси.з"
#включить <stdint.h>   // стандартная библиотека
#включить <string.h>   // стандартная библиотека
#включить <stdlib.h>   // стандартная библиотека
#включить <assert.h>   // стандартная библиотека
#включить <stdio.h>    // стандартная библиотека

// ============================================================
// Константы
// ============================================================

#определить НАЧАЛЬНЫЙ_РАЗМЕР 16      // Начальный размер таблицы
#определить ВЕРХНИЙ_ПОРОГ 70         // Перестройка при заполнении > 70%
#определить НИЖНИЙ_ПОРОГ 50          // Целевое заполнение после перестройки < 50%
#определить УДАЛЕНО ((пусто *)-1)    // Маркер удаленного элемента

// ============================================================
// Хеш-функция FNV-1a
// ============================================================

стат uint64_t хеш_fnv(конст символ *данные, цел длина) {
    uint64_t хеш = 0xcbf29ce484222325ULL;  // FNV offset basis
    
    для (цел ш = 0; ш < длина; ш++) {
        хеш *= 0x100000001b3ULL;            // FNV prime
        хеш ^= (беззнак символ)данные[ш];
    }
    
    возврат хеш;
}

// ============================================================
// Проверка совпадения ключей
// ============================================================

стат бул ключи_совпадают(ЗаписьХеша *запись, конст символ *ключ, цел длина_ключа) {
    если (!запись->ключ || запись->ключ == УДАЛЕНО) {
        возврат ложь;
    }
    
    возврат (запись->длина_ключа == длина_ключа) && 
           (memcmp(запись->ключ, ключ, длина_ключа) == 0);
}

// ============================================================
// Перестройка хеш-таблицы
// ============================================================

стат пусто перестроить(ХешТаблица *таблица) {
    если (!таблица) возврат;
    
    // Подсчитываем количество активных записей
    цел активных = 0;
    для (цел ш = 0; ш < таблица->вместимость; ш++) {
        пусто *ключ = таблица->корзины[ш].ключ;
        если (ключ && ключ != УДАЛЕНО) {
            активных++;
        }
    }
    
    // Вычисляем новый размер
    цел новая_вместимость = таблица->вместимость;
    пока ((активных * 100) / новая_вместимость >= НИЖНИЙ_ПОРОГ) {
        новая_вместимость *= 2;
    }
    assert(новая_вместимость > 0);
    
    // Создаем новую таблицу
    ХешТаблица новая = {0};
    новая.корзины = (ЗаписьХеша *)calloc(новая_вместимость, размер(ЗаписьХеша));
    новая.вместимость = новая_вместимость;
    
    // Копируем все активные записи
    для (цел ш = 0; ш < таблица->вместимость; ш++) {
        ЗаписьХеша *запись = &таблица->корзины[ш];
        если (запись->ключ && запись->ключ != УДАЛЕНО) {
            хеш_вставить2(&новая, запись->ключ, запись->длина_ключа, запись->значение);
        }
    }
    
    assert(новая.использовано == активных);
    
    // Освобождаем старую таблицу
    если (таблица->корзины) {
        free(таблица->корзины);
    }
    
    // Копируем новую таблицу
    *таблица = новая;
}

// ============================================================
// Поиск записи по ключу
// ============================================================

стат ЗаписьХеша *найти_запись(ХешТаблица *таблица, конст символ *ключ, цел длина_ключа) {
    если (!таблица || !таблица->корзины) {
        возврат NULL;
    }
    
    uint64_t хеш = хеш_fnv(ключ, длина_ключа);
    
    для (цел ш = 0; ш < таблица->вместимость; ш++) {
        цел индекс = (хеш + ш) % таблица->вместимость;
        ЗаписьХеша *запись = &таблица->корзины[индекс];
        
        если (ключи_совпадают(запись, ключ, длина_ключа)) {
            возврат запись;
        }
        
        если (запись->ключ == NULL) {
            возврат NULL;
        }
    }
    
    unreachable();
    возврат NULL;
}

// ============================================================
// Поиск или создание записи
// ============================================================

стат ЗаписьХеша *найти_или_создать(ХешТаблица *таблица, конст символ *ключ, цел длина_ключа) {
    // Инициализация при первом использовании
    если (!таблица->корзины) {
        таблица->корзины = (ЗаписьХеша *)calloc(НАЧАЛЬНЫЙ_РАЗМЕР, размер(ЗаписьХеша));
        таблица->вместимость = НАЧАЛЬНЫЙ_РАЗМЕР;
        если (!таблица->корзины) {
            возврат NULL;
        }
    }
    
    // Перестройка при переполнении
    если ((таблица->использовано * 100) / таблица->вместимость >= ВЕРХНИЙ_ПОРОГ) {
        перестроить(таблица);
    }
    
    uint64_t хеш = хеш_fnv(ключ, длина_ключа);
    
    для (цел ш = 0; ш < таблица->вместимость; ш++) {
        цел индекс = (хеш + ш) % таблица->вместимость;
        ЗаписьХеша *запись = &таблица->корзины[индекс];
        
        // Нашли существующую запись
        если (ключи_совпадают(запись, ключ, длина_ключа)) {
            возврат запись;
        }
        
        // Нашли tombstone - используем его
        если (запись->ключ == УДАЛЕНО) {
            запись->ключ = (символ *)ключ;
            запись->длина_ключа = длина_ключа;
            возврат запись;
        }
        
        // Нашли пустую запись
        если (запись->ключ == NULL) {
            запись->ключ = (символ *)ключ;
            запись->длина_ключа = длина_ключа;
            таблица->использовано++;
            возврат запись;
        }
    }
    
    unreachable();
    возврат NULL;
}

// ============================================================
// Публичные функции
// ============================================================

пусто *хеш_получить(ХешТаблица *таблица, символ *ключ) {
    если (!таблица || !ключ) возврат NULL;
    возврат хеш_получить2(таблица, ключ, (цел)strlen(ключ));
}

пусто *хеш_получить2(ХешТаблица *таблица, символ *ключ, цел длина_ключа) {
    если (!таблица || !ключ || длина_ключа <= 0) возврат NULL;
    
    ЗаписьХеша *запись = найти_запись(таблица, ключ, длина_ключа);
    возврат запись ? запись->значение : NULL;
}

пусто хеш_вставить(ХешТаблица *таблица, символ *ключ, пусто *значение) {
    если (!таблица || !ключ) возврат;
    хеш_вставить2(таблица, ключ, (цел)strlen(ключ), значение);
}

пусто хеш_вставить2(ХешТаблица *таблица, символ *ключ, цел длина_ключа, пусто *значение) {
    если (!таблица || !ключ || длина_ключа <= 0) возврат;
    
    ЗаписьХеша *запись = найти_или_создать(таблица, ключ, длина_ключа);
    если (запись) {
        запись->значение = значение;
    }
}

пусто хеш_удалить(ХешТаблица *таблица, символ *ключ) {
    если (!таблица || !ключ) возврат;
    хеш_удалить2(таблица, ключ, (цел)strlen(ключ));
}

пусто хеш_удалить2(ХешТаблица *таблица, символ *ключ, цел длина_ключа) {
    если (!таблица || !ключ || длина_ключа <= 0) возврат;
    
    ЗаписьХеша *запись = найти_запись(таблица, ключ, длина_ключа);
    если (запись) {
        запись->ключ = УДАЛЕНО;
    }
}

// ============================================================
// Тестирование хеш-таблицы
// ============================================================

пусто хеш_тест(пусто) {
    ХешТаблица *таблица = (ХешТаблица *)calloc(1, размер(ХешТаблица));
    если (!таблица) {
        fprintf(stderr, "Failed to allocate hashmap for testing\n");
        возврат;
    }
    
    printf("Testing hashmap...\n");
    
    // Вставка 5000 записей
    для (цел ш = 0; ш < 5000; ш++) {
        символ *ключ = формат("key %d", ш);
        хеш_вставить(таблица, ключ, (пусто *)(intptr_t)ш);
    }
    
    // Удаление записей 1000-1999
    для (цел ш = 1000; ш < 2000; ш++) {
        символ *ключ = формат("key %d", ш);
        хеш_удалить(таблица, ключ);
    }
    
    // Повторная вставка 1500-1599
    для (цел ш = 1500; ш < 1600; ш++) {
        символ *ключ = формат("key %d", ш);
        хеш_вставить(таблица, ключ, (пусто *)(intptr_t)ш);
    }
    
    // Вставка 6000-6999
    для (цел ш = 6000; ш < 7000; ш++) {
        символ *ключ = формат("key %d", ш);
        хеш_вставить(таблица, ключ, (пусто *)(intptr_t)ш);
    }
    
    // Проверка записей 0-999
    для (цел ш = 0; ш < 1000; ш++) {
        символ *ключ = формат("key %d", ш);
        пусто *значение = хеш_получить(таблица, ключ);
        assert((intptr_t)значение == ш);
    }
    
    // Проверка удаленных записей 1000-1499
    для (цел ш = 1000; ш < 1500; ш++) {
        символ *ключ = формат("key %d", ш);
        пусто *значение = хеш_получить(таблица, ключ);
        assert(значение == NULL);
    }
    
    // Проверка восстановленных записей 1500-1599
    для (цел ш = 1500; ш < 1600; ш++) {
        символ *ключ = формат("key %d", ш);
        пусто *значение = хеш_получить(таблица, ключ);
        assert((intptr_t)значение == ш);
    }
    
    // Проверка удаленных записей 1600-1999
    для (цел ш = 1600; ш < 2000; ш++) {
        символ *ключ = формат("key %d", ш);
        пусто *значение = хеш_получить(таблица, ключ);
        assert(значение == NULL);
    }
    
    // Проверка записей 2000-4999
    для (цел ш = 2000; ш < 5000; ш++) {
        символ *ключ = формат("key %d", ш);
        пусто *значение = хеш_получить(таблица, ключ);
        assert((intptr_t)значение == ш);
    }
    
    // Проверка несуществующих записей 5000-5999
    для (цел ш = 5000; ш < 6000; ш++) {
        символ *ключ = формат("key %d", ш);
        пусто *значение = хеш_получить(таблица, ключ);
        assert(значение == NULL);
    }
    
    // Обновление записей 6000-6999
    для (цел ш = 6000; ш < 7000; ш++) {
        символ *ключ = формат("key %d", ш);
        хеш_вставить(таблица, ключ, (пусто *)(intptr_t)(ш * 2));
    }
    
    // Проверка обновленных записей
    для (цел ш = 6000; ш < 7000; ш++) {
        символ *ключ = формат("key %d", ш);
        пусто *значение = хеш_получить(таблица, ключ);
        assert((intptr_t)значение == ш * 2);
    }
    
    // Проверка несуществующего ключа
    assert(хеш_получить(таблица, "no such key") == NULL);
    
    // Освобождаем память
    если (таблица->корзины) {
        free(таблица->корзины);
    }
    free(таблица);
    
    printf("All hashmap tests passed!\n");
}