数据结构与算法（五）符号表

符号表定义

符号表最主要的目的就是将一个键和一个值联系起来，符号表能够将存储的数据元素是一个键和一个值共同组成的键值对数据，我们可以根据键来查找对应的值。

符号表中，键具有唯一性。
符号表在实际生活中的使用场景是非常广泛的，见下表：

应用	查找目的	键	值
字典	找出单词的释义	单词	释义
图书索引	找出某个术语相关的页码	术语	一串页码
网络搜索	找出某个关键字对应的网页	关键字	网页名称

符号表实现

结点类设计

类名	Node<K, V>
构造方法	Node(K key, V value, Node<K, V> next)：创建Node对象
成员变量	private K key：存储键 private V value：存储值 private Node<K, V> next：存储下一个结点

结点类代码实现

@AllArgsConstructor
@NoArgsConstructor
private static class Node<K, V> {
    //键
    public K key;
    //值
    public V value;
    //下一个结点
    public Node<K, V> next;
}

符号表设计

类名	SymbolTable<K, V>
成员方法	public V get(K key)：根据键key，找对应的值 public void put(K key,V value)：向符号表中插入一个键值对 public void delete(K key)：删除键为key的键值对 public int size()：获取符号表的大小
成员变量	private Node head：记录首结点 private int n：记录符号表中键值对的个数

符号表代码实现

public class SymbolTable<K, V> {
    private final Node<K, V> head;
    private int n;

    public SymbolTable() {
        this.head = new Node<>();
        this.n = 0;
    }

    /**
     * 根据键key，找对应的值
     */
    public V get(K key) {
        // 符号表中存在key，找到key
        var node = head;
        while (node.next != null) {
            node = node.next;
            if (Objects.equals(key, node.key)) {
                return node.value;
            }
        }
        return null;
    }

    public void put(K key, V value) {
        // 符号表中存在key，找到key替换值
        var node = head;
        while (node.next != null) {
            node = node.next;
            if (Objects.equals(key, node.key)) {
                node.value = value;
                return;
            }
        }
        // 不存在，新建结点
        var oldFirst = head.next;
        head.next = new Node<>(key, value, oldFirst);
        n++;
    }

    public void delete(K key) {
        // 符号表中存在key，找到key删除之
        var node = head;
        while (node.next != null) {
            if (Objects.equals(key, node.next.key)) {
                node.next = node.next.next;
                n--;
                return;
            }
            node = node.next;
        }
    }

    public int size() {
        return n;
    }

    @AllArgsConstructor
    @NoArgsConstructor
    private static class Node<K, V> {
        //键
        public K key;
        //值
        public V value;
        //下一个结点
        public Node<K, V> next;
    }
}

有序符号表实现

刚才实现的符号表，我们可以称之为无序符号表，因为在插入的时候，并没有考虑键值对的顺序，而在实际生活中，有时候我们需要根据键的大小进行排序，插入数据时要考虑顺序，那么接下来我们就实现一下有序符号表。

泛型K实现Comparable接口

public class OrderedSymbolTable<K extends Comparable<K>, V> {
    // ...
}

修改put方法，使插入的元素K有序

public void put(K key, V value) {
    var current = head.next; // 记录当前结点
    var pre = head; // 记录上一个结点
    while (current != null && key.compareTo(current.key) > 0) {
        pre = current;
        current = current.next;
    }
    // 如果key和当前节点一致，修改
    if (current != null && key.compareTo(current.key) == 0) {
        current.value = value;
        return;
    }
    // 没有找到相同的key，把新结点插入到curr之前
    pre.next = new Node<>(key, value, current);
    n++;
}

测试结果正确