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，它可以实现常数时间的查找、插入和删除操作。Cuckoo hash算法的核心思想是使用两个哈希函数，将数据分别映射到两个哈希表中，并在发生冲突时，通过重哈希将数据从一个哈希表中移动到另一个哈希表中，直到找到一个未被占用的位置。

以下是C++实现Cuckoo hash算法的代码：

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>

using namespace std;

const int MAXN = 10007; // 哈希表的大小
const int MAXK = 3; // 每个关键字映射到两个哈希表中的位置数

// 哈希函数1
int hash1(int x) {
    return x % MAXN;
}

// 哈希函数2
int hash2(int x) {
    return (x / MAXN) % MAXN;
}

// Cuckoo hash表
class CuckooHash {
private:
    vector<int> tab1[MAXN], tab2[MAXN]; // 哈希表1和哈希表2
    int cnt[MAXK]; // 记录每个关键字在哈希表1和哈希表2中的位置数
    int key1[MAXK], key2[MAXK]; // 记录每个关键字在哈希表1和哈希表2中的值

    // 重哈希
    void rehash() {
        // 清空哈希表1和哈希表2
        for (int i = 0; i < MAXN; i++) {
            tab1[i].clear();
            tab2[i].clear();
        }

        // 将所有关键字重新插入哈希表
        for (int i = 0; i < MAXK; i++) {
            insert(key1[i]);
            insert(key2[i]);
        }
    }

public:
    // 插入关键字
    bool insert(int x) {
        // 查找关键字在哈希表1中的位置
        int h1 = hash1(x);
        for (int i = 0; i < (int)tab1[h1].size(); i++) {
            if (tab1[h1][i] == x) {
                return true;
            }
        }

        // 查找关键字在哈希表2中的位置
        int h2 = hash2(x);
        for (int i = 0; i < (int)tab2[h2].size(); i++) {
            if (tab2[h2][i] == x) {
                return true;
            }
        }

        // 将关键字插入哈希表1
        if (cnt[0] < MAXK) {
            key1[cnt[0]] = x;
            tab1[h1].push_back(x);
            cnt[0]++;
            return true;
        }

        // 将关键字插入哈希表2
        if (cnt[1] < MAXK) {
            key2[cnt[1]] = x;
            tab2[h2].push_back(x);
            cnt[1]++;
            return true;
        }

        // 执行Cuckoo替换
        int h = rand() % 2;
        int idx = rand() % MAXK;
        int tmp;
        if (h == 0) {
            tmp = key1[idx];
            key1[idx] = x;
        } else {
            tmp = key2[idx];
            key2[idx] = x;
        }
        if (!insert(tmp)) {
            if (h == 0) {
                key1[idx] = tmp;
            } else {
                key2[idx] = tmp;
            }
            return false;
        }

        // 重哈希
        if (cnt[0] + cnt[1] >= MAXN) {
            rehash();
        }

        return true;
    }

    // 删除关键字
    void remove(int x) {
        // 查找关键字在哈希表1中的位置
        int h1 = hash1(x);
        for (int i = 0; i < (int)tab1[h1].size(); i++) {
            if (tab1[h1][i] == x) {
                tab1[h1].erase(tab1[h1].begin() + i);
                cnt[0]--;
                return;
            }
        }

        // 查找关键字在哈希表2中的位置
        int h2 = hash2(x);
        for (int i = 0; i < (int)tab2[h2].size(); i++) {
            if (tab2[h2][i] == x) {
                tab2[h2].erase(tab2[h2].begin() + i);
                cnt[1]--;
                return;
            }
        }
    }

    // 查找关键字
    bool find(int x) {
        // 查找关键字在哈希表1中的位置
        int h1 = hash1(x);
        for (int i = 0; i < (int)tab1[h1].size(); i++) {
            if (tab1[h1][i] == x) {
                return true;
            }
        }

        // 查找关键字在哈希表2中的位置
        int h2 = hash2(x);
        for (int i = 0; i < (int)tab2[h2].size(); i++) {
            if (tab2[h2][i] == x) {
                return true;
            }
        }

        return false;
    }
};

int main() {
    CuckooHash hash;

    // 插入关键字
    hash.insert(1);
    hash.insert(2);
    hash.insert(3);
    hash.insert(4);
    hash.insert(5);

    // 查找关键字
    cout << hash.find(1) << endl; // 输出 1
    cout << hash.find(6) << endl; // 输出 0

    // 删除关键字
    hash.remove(1);
    hash.remove(2);

    // 查找关键字
    cout << hash.find(1) << endl; // 输出 0
    cout << hash.find(2) << endl; // 输出 0

    return 0;
}

当Cuckoo hash算法陷入死循环时，我们可以通过重哈希解决这个问题。具体方法如下：

1. 重新创建两个哈希表。
2. 将所有关键字重新插入两个哈希表中。
3. 如果重新插入时出现冲突，需要执行Cuckoo替换。
4. 如果重新插入后哈希表中的关键字数仍然超过了哈希表的大小，需要重复步骤1-3，直到哈希表中的关键字数不再超过哈希表的大小。