C++实现Cuckoo hash算法，并实现Cuckoo hash 陷入死循环后的rehash

Cuckoo hash算法是一种基于哈希表的快速查找算法，它的基本思想是使用两个不同的哈希函数来对数据进行哈希，并将哈希结果存储在两个不同的哈希表中。如果发生哈希冲突，就尝试将数据插入到另一个哈希表中，直到没有冲突为止。如果插入失败，就需要重新哈希并重新插入。下面是C++实现Cuckoo hash算法的代码：

#include <iostream>
#include <vector>
#include <functional>

using namespace std;

// 哈希表的大小
const int TABLE_SIZE = 11;

// 哈希表项
template<typename K, typename V>
struct HashTableItem
{
    K key;
    V value;
};

// 哈希表
template<typename K, typename V>
class HashTable
{
public:
    HashTable(function<size_t(K)> hashFunc) : hashFunc(hashFunc)
    {
        table1.resize(TABLE_SIZE);
        table2.resize(TABLE_SIZE);
    }

    // 添加元素
    bool insert(const K& key, const V& value)
    {
        size_t index1 = hashFunc(key) % TABLE_SIZE;
        size_t index2 = (index1 ^ hashFunc(key + 1)) % TABLE_SIZE;

        if (table1[index1].key == key || table2[index2].key == key)
        {
            return false;
        }

        if (table1[index1].key == 0)
        {
            table1[index1].key = key;
            table1[index1].value = value;
            return true;
        }

        if (table2[index2].key == 0)
        {
            table2[index2].key = key;
            table2[index2].value = value;
            return true;
        }

        // 发生冲突，尝试将数据插入到另一个哈希表中
        HashTableItem<K, V> item = table1[index1];
        table1[index1] = table2[index2];
        table2[index2] = item;

        // 重新插入数据
        return insert(item.key, item.value);
    }

    // 查找元素
    bool find(const K& key, V& value) const
    {
        size_t index1 = hashFunc(key) % TABLE_SIZE;
        size_t index2 = (index1 ^ hashFunc(key + 1)) % TABLE_SIZE;

        if (table1[index1].key == key)
        {
            value = table1[index1].value;
            return true;
        }

        if (table2[index2].key == key)
        {
            value = table2[index2].value;
            return true;
        }

        return false;
    }

    // 删除元素
    bool remove(const K& key)
    {
        size_t index1 = hashFunc(key) % TABLE_SIZE;
        size_t index2 = (index1 ^ hashFunc(key + 1)) % TABLE_SIZE;

        if (table1[index1].key == key)
        {
            table1[index1].key = 0;
            table1[index1].value = 0;
            return true;
        }

        if (table2[index2].key == key)
        {
            table2[index2].key = 0;
            table2[index2].value = 0;
            return true;
        }

        return false;
    }

    // 打印哈希表
    void print() const
    {
        cout << "Table 1: ";
        for (int i = 0; i < TABLE_SIZE; i++)
        {
            cout << table1[i].key << ":" << table1[i].value << " ";
        }
        cout << endl;

        cout << "Table 2: ";
        for (int i = 0; i < TABLE_SIZE; i++)
        {
            cout << table2[i].key << ":" << table2[i].value << " ";
        }
        cout << endl;
    }

private:
    vector<HashTableItem<K, V>> table1; // 哈希表1
    vector<HashTableItem<K, V>> table2; // 哈希表2
    function<size_t(K)> hashFunc; // 哈希函数
};

// 哈希函数1
size_t hashFunc1(int key)
{
    return key % TABLE_SIZE;
}

// 哈希函数2
size_t hashFunc2(int key)
{
    return (key / TABLE_SIZE) % TABLE_SIZE;
}

// 测试代码
int main()
{
    HashTable<int, int> hashTable(hashFunc1);

    // 添加元素
    hashTable.insert(1, 10);
    hashTable.insert(2, 20);
    hashTable.insert(3, 30);
    hashTable.insert(4, 40);
    hashTable.insert(5, 50);
    hashTable.insert(6, 60);
    hashTable.insert(7, 70);
    hashTable.insert(8, 80);
    hashTable.insert(9, 90);

    // 打印哈希表
    hashTable.print();

    // 删除元素
    hashTable.remove(6);

    // 打印哈希表
    hashTable.print();

    // 查找元素
    int value;
    if (hashTable.find(4, value))
    {
        cout << "Find 4, value=" << value << endl;
    }
    else
    {
        cout << "Not found 4" << endl;
    }

    // rehash
    hashTable = HashTable<int, int>(hashFunc2);
    for (int i = 1; i <= 9; i++)
    {
        hashTable.insert(i, i * 10);
    }

    // 打印哈希表
    hashTable.print();

    return 0;
}

当Cuckoo hash发生陷入死循环时，我们需要进行rehash操作，即创建一个新的哈希表并将所有元素重新插入。下面是实现Cuckoo hash陷入死循环后的rehash的代码：

// rehash
void rehash()
{
    HashTable<K, V> newTable(hashFunc);
    newTable.table1.resize(TABLE_SIZE * 2);
    newTable.table2.resize(TABLE_SIZE * 2);

    for (int i = 0; i < TABLE_SIZE; i++)
    {
        if (table1[i].key != 0)
        {
            newTable.insert(table1[i].key, table1[i].value);
        }

        if (table2[i].key != 0)
        {
            newTable.insert(table2[i].key, table2[i].value);
        }
    }

    *this = newTable;
}

在rehash操作中，我们首先创建一个新的哈希表，大小为原哈希表的两倍，并将所有元素重新插入。最后将新哈希表赋值给原哈希表即可。