SDA Lucrarea 6: Diferență între versiuni

De la WikiLabs
Jump to navigationJump to search
Fără descriere a modificării
 
(Nu s-au afișat 16 versiuni intermediare efectuate de același utilizator)
Linia 31: Linia 31:
=== Tipul de date și funcțiile de bază ===
=== Tipul de date și funcțiile de bază ===


În continuare vom prezenta un exemplu de map de la CNP (cheia) la elemente de tip "persoană" (valoarea), implementată cu funcții hash. În primul rând vom defini structura ce memorează datele legate de o persoană:
În continuare vom prezenta un exemplu de map de la CNP (cheia) la elemente de tip <code>Person</code> (valoarea), implementată cu funcții hash. În primul rând vom defini structura ce memorează datele legate de o persoană:


<syntaxhighlight lang="C">
<syntaxhighlight lang="cpp">
struct Person {
struct Person {
     char firstName[30];
     std::string firstName;
     char lastName[30];
     std::string lastName;
     char idNumber[9]; // seria si numarul de buletin
     std::string idNumber; // seria si numarul de buletin
     char address[255];
     std::string address;
     char birthday[11];
     std::string birthday;
     char cnp[14];
     std::string cnp;
};
};
</syntaxhighlight>
</syntaxhighlight>


Funcțiile de hash și de egalitate pentru clasa <code>std::string</code> sunt deja implementate în STL. Dacă totuși aveți nevoie de a folosi niste funcții proprii, acestea se scriu în același fel ca cele pentru mulțimi împlementate cu funcții hash (vezi [[SDA Lucrarea 5]]).


Pentru a implementa o funcție hash pentru variabilele de tip <code>char *</code> (cheia este CNP-ul care este stocat ca un șir de caractere), avem întâi nevoie să definim operația de egalitate:
=== Clasa <code>std::unordered_map</code> ===


<syntaxhighlight lang="C">
Pentru stocarea datelor necesare map-ului, În STL se definește clasa <code>std::unordered_map</code> în header-ul <code>unordered_map</code>. Aceasta este o clasă de tip template care se parametrizează cu două tipuri de date: tipul pentru cheie și tipul pentru valoare:
/**
* Functia intoarce 1 daca CNP-urile celor doua persoane sunt egale.
* @param cnp1 primul CNP de comparat.
* @param cnp2 al doilea CNP de comparat.
* @return 1 daca CNP-urile celor doua persoane sunt identice.
*/
char equals(char * cnp1, char * cnp2);
</syntaxhighlight>


Mai departe definim funcția hash pentru un CNP.
<syntaxhighlight lang="cpp">
#include <unordered_map>
#include <string>


Pentru a putea implementa un map cu funcții hash trebuie ca hash-ul maxim să fie o valoare rezonabilă pentru a putea aloca memorie cu dimensiunea valorii respective.
int main() {
    std::unorder_map<std::string, Person> myMap; // un map de la string la Person
    return 0;
}
</syntaxhighlight>


Din motivul de mai sus, și pentru a micșora posibilitatea unei coliziuni de hash ce va micșora performanța structurii, ieșirea funcției hash va fi un număr între 0 și 999999 obținut din ultimele 6 cifre ale CNP-ului convertite din text în număr (pentru conversie puteți folosi funcția [http://www.cplusplus.com/reference/cstdlib/atoi/ atoi]):
=== Crearea unui <code>std::unordered_map</code>===


<syntaxhighlight lang="C">
Pentru crearea unui <code>std::unordered_map</code>, se definește următorul constructor:
<syntaxhighlight lang="cpp">
/**
/**
  * Functie hash pentru un CNP stocat ca string.
  * Constructorul creeaza un map nou și inițializează structurile de date interne.
* @param cnp CNP-ul pentru care se doreste codul hash.
* @return codul hash al CNP-ului.
  */
  */
unsigned hash(char * cnp);
unordered_map();
</syntaxhighlight>
</syntaxhighlight>


În continuare vom utiliza pentru implementarea unui Hash Map o structură de date de tip secvență împlementată cu liste (LinkedList) și vom folosi funcțiile deja definite de la laboratoarele anterioare:
Exemplu:
* [[Fișier:hashMapLinkedList.h]]
<syntaxhighlight lang="cpp" highlight="5">
* [[Fișier:hashMapLinkedList.c]]
#include <unordered_map>
#include <string>


Elementul stocat în listă este un element de tip <code>Pair</code> care stochează împreună o cheie cu o valoare:
int main() {
<syntaxhighlight lang="C">
    std::unorder_map<std::string, Person> myMap;
struct Pair {
    Person person;
     char * key; /* CNP-ul */
     myMap["190010112345"] = person;
     struct Person value; /* Persoana */
     return 0;
};
}
</syntaxhighlight>
</syntaxhighlight>
=== Structura <code>HashMap</code> ===
Pentru stocarea datelor necesare map-ului, definim următoarea structură:
<syntaxhighlight lang="C">
#define MAX_HASH 1000000
struct HashMap {
    struct LinkedList array[MAX_HASH]; // un vector de liste, una pentru fiecare valoare posibila de hash
    unsigned size; // numarul de elemente din map
};
</syntaxhighlight>
=== Crearea unui <code>HashMap</code>===
Pentru crearea unui <code>HashMap</code>, se definește următoarea funcție:
<syntaxhighlight lang="C">
/**
* Functia creeaza un hashMap nou si intoarce adresa de memorie alocata.
* @return un pointer la o structura de tip HashMap.
*/
struct HashMap * createHashMap();
</syntaxhighlight>
Pentru crearea unui <code>HashMap</code> se urmează următorii pași:
# Se alocă memorie pentru un element de tip <code>struct HashMap</code> folosind funcția corectă pentru reseta memoria la alocare (scrierea ei cu 0).
# Se inițializează <code>size</code> cu 0.
# Se întoarce adresa elementului de tip <code>struct HashMap</code>.
* Complexitate în '''timp''': O(1)
* Complexitate în '''spațiu''': O(MAX_HASH)


=== Interogarea numărului de elemente din map ===
=== Interogarea numărului de elemente din map ===


Pentru interogarea numărului de elemente din map definim:
Pentru interogarea numărului de elemente din map se definesc:


<syntaxhighlight lang="C">
<syntaxhighlight lang="cpp">
/**
/**
  * Functia intoarce numarul de elemente din map.
  * Metoda intoarce numarul de elemente din map.
* @param map map-ul pentru care se cere dimensiunea.
  * @return numarul de elemente din map.
  * @return numarul de elemente din map.
  */
  */
unsigned hashMapSize(struct HashMap * map);
uint64_t size();
</syntaxhighlight>
 
Funcția va întoarce valoarea din câmpul <code>size</code> din structură.
 
* Complexitate în '''timp''': O(1)
* Complexitate în '''spațiu''': O(1)
 
Pentru a afla dacă map-ul este gol definim:


<syntaxhighlight lang="C">
/**
/**
  * Functia intoarce 1 dacă map-ul nu conține nici un element.
  * Metoda intoarce true dacă map-ul nu conține nici un element.
* @param map map-ul de interes.
  * @return true dacă map-ul este gol, false în rest.
  * @return 1 dacă map-ul este gol, 0 în rest.
  */
  */
char hashMapIsEmpty(struct HashMap * map);
bool empty();
 
</syntaxhighlight>
</syntaxhighlight>


Funcția va întoarce 1 dacă valoarea din câmpul <code>size</code> este 0.
Exemplu:
<syntaxhighlight lang="cpp" highlight="9,10">
#include <unordered_map>
#include <string>
#include <cstdio>


* Complexitate în '''timp''': O(1)
int main() {
* Complexitate în '''spațiu''': O(1)
    std::unorder_map<std::string, Person> myMap;
    Person person;
    myMap["190010112345"] = person;
    printf("Map-ul contine %lu elemente.\n", myMap.size());
    printf("Map-ul %s este gol!\n", myMap.empty() ? "" : "NU");
    return 0;
}
</syntaxhighlight>


=== Adăugarea unei perechi cheie-valoare în map ===
=== Adăugarea unei perechi cheie-valoare în map ===


Pentru operația de adăugare se definește următoarea funcție:
Pentru operația de adăugare se definesc următoarele metode:
 
<syntaxhighlight lang="cpp">
/**
* Metoda adauga perechea data in map daca cheia nu exista.
* @param keyValuePair o pereche cheie-valoare
* @return o pereche iterator-bool, unde iteratorul identifică perechea
*  introdusă în map, sau cea existentă cu aceeași cheie, iar bool spune daca
*  perechea a fost introdusa sau nu (pentru ca exista deja).
*/
pair<iterator, bool> insert(pair<K, V> keyValuePair);


<syntaxhighlight lang="C">
/**
/**
  * Functia adauga perechea data in map daca cheia nu exista. Daca
  * Metoda ia ca argument o cheie și intoarce o referinta (LVALUE) la
  *  cheia exista deja, valoarea si cheia sunt actualizate.
  *  valoarea asociată. Dacă cheia nu există în map, se adaugă cu o valoare
  * @param map map-ul in care trebuie adaugata perechea.
  * neutră.
  * @param key cnp-ul folosit pe post de cheie.
  * @param key cheia ce se dorește adăugată (sau interogată).
  * @param value persoana asociata CNP-ului.
  * @return o referință la valoarea asociată cheii.
  */
  */
void hashMapPut(struct HashMap * map, char * key, struct Person value);
V & operator[](K key);
</syntaxhighlight>
</syntaxhighlight>


Adăugarea se realizează în felul următor:
Exemplu:
# Se aplică funcția hash pe variabila <code>key</code>.
<syntaxhighlight lang="cpp" highlight="8-9">
# Folosind valoarea obținută se accesează lista de pe poziția hash-ului din <code>array</code>.
#include <unordered_map>
# Se iterează peste nodurile listei căutând cheia <code>key</code> în pereche, folosind funcția <code>equals</code>. Dacă cheia este găsită, atunci cheia și valoarea din pereche sunt actualizate cu valorile argumentelor <code>key</code> și <code>value</code> și funcția se încheie; altfel, se crează un nod nou care se adaugă listei care va conține perechea <code>key</code> - <code>value</code>, dimensiunea listei și dimensiunea map-ului se incrementează.
#include <string>
 
#include <cstdio>
* Complexitate în '''timp''': O(1) best case (fără coliziuni), O(1) average case pentru număr mai mic de 1000000 de persoane, O(n) worst case (același hash pentru poate persoanele).
* Complexitate în '''spațiu''': O(1)
int main() {
 
    std::unorder_map<std::string, Person> myMap;
<div class="regula"><span style="color: red; font-weight: bold">Atenție:</span> Deoarece vectorul <code>array</code> conține variabile de tip <code>struct LinkedList</code> și nu pointeri, pentru a folosi funcțiile definite în '''hashMapLinkedList.h''' e necesară obținerea adresei variabilei de tip <code>struct LinkedList</code> folosind operatorul &.</div>
    Person person;
    myMap.insert({"191010112345", person});
    myMap["190010112345"] = person;
    printf("Map-ul contine %lu elemente.\n", myMap.size());
    printf("Map-ul %s este gol!\n", myMap.empty() ? "" : "NU");
    return 0;
}
</syntaxhighlight>


=== Eliminarea unei chei din map ===
=== Eliminarea unei chei din map ===


Pentru operația de eliminare se definește următoarea funcție:
Pentru operația de eliminare se definește următoarea metodă:


<syntaxhighlight lang="C">
<syntaxhighlight lang="cpp">
/**
/**
  * Functia elimina cheia data din map daca acesta exista. Daca
  * Metoda elimina cheia data din map daca acesta exista. Daca
  *  nu exista, functia nu are nici un efect.
  *  nu exista, functia nu are nici un efect.
* @param map map-ul din care trebuie eliminat elementul.
  * @param key cheia ce trebuie eliminata.
  * @param key cheia (CNP-ul) ce trebuie eliminata.
  */
  */
void hashMapRemove(struct HashMap * map, char * key);
void erase(K key);
 
/**
* Metoda sterge toate elementele din map.
*/
void clear();
</syntaxhighlight>
</syntaxhighlight>


Eliminarea se realizează în felul următor:
Exemplu:
# Se aplică funcția hash pe variabila <code>key</code>.
<syntaxhighlight lang="cpp" highlight="10,13,16">
# Folosind valoarea obținută se accesează lista de pe poziția hash-ului din <code>array</code>.
#include <unordered_map>
# Se folosește funcția <code>linkedListSearch</code> pentru a verifica dacă <code>person</code> există în listă.
#include <string>
# Dacă valoarea întoarsă este diferită de -1 atunci se folosește funcția <code>linkedListDelete</code> pentru a șterge elementul de pe poziția respectivă și size se decrementează cu 1.
#include <cstdio>
int main() {
    std::unorder_map<std::string, Person> myMap;
    Person person;
    myMap.insert({"191010112345", person});
    myMap["190010112345"] = person;
    myMap.erase("098764321987");
    printf("Map-ul contine %lu elemente.\n", myMap.size());
    printf("Map-ul %s este gol!\n", myMap.empty() ? "" : "NU");
    myMap.erase("191010112345");
    printf("Map-ul contine %lu elemente.\n", myMap.size());
    printf("Map-ul %s este gol!\n", myMap.empty() ? "" : "NU");
    myMap.clear();
    printf("Map-ul contine %lu elemente.\n", myMap.size());
    printf("Map-ul %s este gol!\n", myMap.empty() ? "" : "NU");


* Complexitate în '''timp''': O(1) best case (fără coliziuni), O(1) average case pentru număr mai mic de 1000000 de persoane, O(n) worst case (același hash pentru poate persoanele).
    return 0;
* Complexitate în '''spațiu''': O(1)
}
</syntaxhighlight>


=== Verificarea dacă o cheie există în map ===
=== Verificarea dacă o cheie există în map ===
Linia 202: Linia 206:
Pentru a verifica dacă o cheie există în map, se definește următoarea funcție:
Pentru a verifica dacă o cheie există în map, se definește următoarea funcție:


<syntaxhighlight lang="C">
<syntaxhighlight lang="cpp">
/**
/**
  * Functia intoarce 1 daca cheia specificata exista in map.
  * Functia intoarce 1 daca cheia specificata exista in map, 0 in rest.
* @param map map-ul in care se cauta cheia.
  * @param key cheia cautata.
  * @param key cheia (CNP-ul) cautata.
  * @return 1 daca cheia exista in map, 0 daca nu.
  * @return 1 daca cheia exista in map, 0 daca nu.
  */
  */
char hashMapHasKey(struct HashMap * map, char * key);
uint64_t count(K key);
</syntaxhighlight>
</syntaxhighlight>


Verificarea unei chei dacă este sau nu în map se realizează în felul următor:
Exemplu:
# Se aplică funcția hash pe variabila <code>key</code>.
<syntaxhighlight lang="cpp" highlight="14,15">
# Folosind valoarea obținută se accesează lista de pe poziția hash-ului din <code>array</code>.
#include <unordered_map>
# Se folosește funcția <code>linkedListSearch</code> pentru a verifica dacă <code>key</code> există în listă.
#include <string>
# Dacă valoarea întoarsă este diferită de -1 atunci se întoarce 1, altfel se întoarce 0.
#include <cstdio>
 
* Complexitate în '''timp''': O(1) best case (fără coliziuni), O(1) average case pentru număr mai mic de 1000000 de persoane, O(n) worst case (același hash pentru poate persoanele).
int main() {
* Complexitate în '''spațiu''': O(1)
    std::unorder_map<std::string, Person> myMap;
    Person person;
    myMap.insert({"191010112345", person});
    myMap["190010112345"] = person;
    myMap.erase("098764321987");
    printf("Map-ul contine %lu elemente.\n", myMap.size());
    printf("Map-ul %s este gol!\n", myMap.empty() ? "" : "NU");
    myMap.erase("191010112345");
    printf("Cheia 123 apare in map: %d\n", myMap.count("123"));
    printf("Cheia 190010112345 apare in map: %d\n", myMap.count("190010112345"));
    printf("Map-ul contine %lu elemente.\n", myMap.size());
    printf("Map-ul %s este gol!\n", myMap.empty() ? "" : "NU");
    myMap.clear();
    printf("Map-ul contine %lu elemente.\n", myMap.size());
    printf("Map-ul %s este gol!\n", myMap.empty() ? "" : "NU");
    return 0;
}
</syntaxhighlight>


=== Căutarea unei valori după cheie ===
=== Căutarea unei valori după cheie ===


Pentru a căuta o valoare după cheie, se definește urmtoarea funcție:
Pentru a căuta o valoare după cheie, se definește următoarele metode:


<syntaxhighlight lang="C">
<syntaxhighlight lang="C">
/**
/**
  * Functia intoarce valoarea asociată cheii key.
  * Metoda intoarce a referinta la valoarea asociată cheii key.
* @param map map-ul in care se cauta cheia.
  * @param key cheia cautata.
  * @param key cheia (CNP-ul) cautata.
  * @return valoarea asociată cheii, dacă aceasta există,
  * @return valoarea asociată cheii.
*  sau se generează o eroare daca cheia nu exista in map.
  */
  */
struct Person hashMapGet(struct HashMap * map, char * key);
V& at(K key);
</syntaxhighlight>
 
Căutarea unei valori după cheie se realizează în felul următor:
# Se aplică funcția hash pe variabila <code>key</code>.
# Folosind valoarea obținută se accesează lista de pe poziția hash-ului din <code>array</code>.
# Se iterează peste nodurile din listă și se caută cheia folosind funcția <code>equals</code>.
# Dacă cheia a fost găsită, se întoarce valoarea asociată; dacă s-a ajuns la sfârșitul listei fără a se găsi cheia, se întoarce o structură de tip <code>Person</code>, indiferent cu ce valori (comportament nedefinit).
 
* Complexitate în '''timp''': O(1) best case (fără coliziuni), O(1) average case pentru număr mai mic de 1000000 de persoane, O(n) worst case (același hash pentru poate persoanele).
* Complexitate în '''spațiu''': O(1)
 
=== Ștergerea unui <code>HashMap</code>===


Pentru dezalocarea unui <code>HashMap</code>, se definește următoarea funcție:
<syntaxhighlight lang="C">
/**
/**
  * Functia sterge hash map-ul specificat.
  * Operatorul intoarce o referinta la valoarea asociată cheii key.
  * @param map hash map-ul ce trebuie sters.
  * @param key cheia cautata.
* @return valoarea asociată cheii, dacă aceasta există,
*  sau o valoare neutra daca nu există (care se si adauga in map).
  */
  */
void deleteHashMap(struct HashMap * map);
 
V& operator[](K key);
</syntaxhighlight>
</syntaxhighlight>


Pentru ștergerea unui <code>HashMap</code> se urmează următorii pași:
Exemplu:
# Se iterează peste tot <code>array</code>-ul, ștergându-se toate nodurile din toate listele.
<syntaxhighlight lang="cpp" highlight="10,11">
# Se șterge memoria alocată pentru structura de tip <code>HashMap</code>.
#include <unordered_map>
 
#include <string>
* Complexitate în '''timp''': O(MAX_HASH)
#include <cstdio>
* Complexitate în '''spațiu''': O(1)
 
= Exerciții =
 
 
 
== Săptămâna 1 ==
 
<ol>
<li> Dându-se header-ele <code>treeMap.h</code> și <code>server.h</code> de mai jos, implementați toate funcțiile definite în două fișiere sursă numite <code>server.c</code> și <code>treeMap.c</code>:
<ul><li> <code>server.h</code>:
<syntaxhighlight lang="C">
#ifndef SERVER_H
#define SERVER_H
 
struct Server {
    /* Numele server-ului in retea - sir de caractere */
    char hostname[30];
   
   
    /* Adresa IP a server-ului o secvență de 4 valori numerice între 0 și 255 (ex: 192.168.1.10) */
int main() {
    unsigned char ipv4[4];
     std::unorder_map<std::string, Person> myMap;
     Person person;
     /* Adresa hardware pentru adaptorul de retea - o secventa de 6 bytes, in hexa (ex: 60:57:18:6e:a8:e8). */
     person.firstName = "Ghita";
    char hardwareAddress[6];
     myMap.insert({"191010112345", person});
    printf("Numele persoanei cu cheia 191010112345 este: %s\n", myMap.at("191010112345").fullName.c_str());
     /* Tipul procesorului - sir de caractere. */
    printf("Numele persoanei cu cheia 191010112345 este: %s\n", myMap["191010112345"].fullName.c_str());
    char cpuType[10];
    return 0;
}
     /* Frecventa procesorului in Gigahertz. */
    float cpuFrequencyGhz;
     /* Cantitatea de memorie RAM, in Gigabytes. */
    float ramMemoryGigaBytes;
    /* Capacitatea discului, in Terabytes. */
    float diskCapacityTeraBytes;
};
 
/**
* Compara name1 cu name2 si intoarce o valoare corespunzătoare.
* @param name1 primul nume de comparat.
* @param name2 al doilea nume de comparat.
* @return o valoare pozitivă dacă primul nume este mai mare, o
*  valoare negativă dacă al doilea nume este mai mare și 0 dacă
*  numele sunt egale.
*/
int compare(char * name1, char * name2);
 
#endif
</syntaxhighlight>
</syntaxhighlight>
</li>
<li> <code>treeMap.h</code>:
<syntaxhighlight lang="C">
#ifndef TREE_MAP_H
#define TREE_MAP_H


#include "server.h"
struct Pair {
    char * key;
    struct Server value;
};
struct TreeNode {
    struct TreeNode * parent;
    struct TreeNode * left;
    struct TreeNode * right;
    struct Pair pair;
};
struct TreeMap {
    struct TreeNode * root;
    unsigned size;
};


/**
== Implementarea de structuri asociative cu arbori binari de căutare ==
  * Functia aloca memorie si intoarce un pointer la un nou TreeMap.
* @return adresa noului TreeMap.
*/
struct TreeMap * createTreeMap();


/**
Definirea arborilor binari de căutare și a proprietăților lor s-au făcut în laboratorul 5 ([[SDA Lucrarea 5#Implementarea de mulțimi cu arbori binari de căutare (BST)]]).
* Functia intoarce numarul de elemente din map.
* @param map map-ul pentru care se cere dimensiunea.
* @return numarul de elemente din map.
*/
unsigned treeMapSize(struct TreeMap * map);


/**
=== Clasa <code>std::map</code> ===
* Functia intoarce 1 dacă map-ul nu conține nici un element.
* @param map map-ul de interes.
* @return 1 dacă map-ul este gol, 0 în rest.
*/
char treeMapIsEmpty(struct TreeMap * map);


/**
Pentru stocarea datelor necesare map-ului, În STL se definește clasa <code>std::map</code> în header-ul <code>map</code>. Aceasta este o clasă de tip template care se parametrizează cu două tipuri de date: tipul pentru cheie și tipul pentru valoare:
* Functia adauga elementul dat in map. Daca
*  cheia exista deja, perechea existenta este suprascrisa.
* @param map map-ul in care trebuie adaugat elementul.
* @param key cheia din map (numele server-ului)
* @param value server-ul ce trebuie adaugat.
*/
void treeMapPut(struct TreeMap * map, char * key, struct Server value);


/**
<syntaxhighlight lang="cpp">
* Functia cauta cheia data în map.
#include <map>
* @param key cheia de cautat
#include <string>
* @return 1 daca cheia exista in map, 0 daca nu.
*/
char treeMapHasKey(struct TreeMap * map, char * key);


/**
int main() {
* Functia cauta o valoarea dupa cheia data în map.
    std::map<std::string, Person> myMap; // un map de la string la Person
* @param key cheia de cautat
    return 0;
* @return valoarea asociată cheii sau o structura goala daca cheia nu exista in map.
}
*/
</syntaxhighlight>
struct Server treeMapGet(struct TreeMap * map, char * key);


/**
=== Crearea unui <code>std::map</code>===
* Functia elimina perechea cu cheia dată din map daca acesta exista. Daca
*  nu exista, functia nu are nici un efect.
* @param map map-ul din care trebuie eliminat elementul.
* @param key cheia perechii ce trebuie eliminată.
*/
void treeMapRemove(struct TreeMap * map, char * key);


Pentru crearea unui <code>std::map</code>, se definește următorul constructor:
<syntaxhighlight lang="cpp">
/**
/**
  * Functia sterge tree map-ul specificat.
  * Constructorul creeaza un map nou și inițializează structurile de date interne.
* @param map tree map-ul ce trebuie sters.
  */
  */
void deleteTreeMap(struct TreeMap * map);
map();
#endif
</syntaxhighlight>
</syntaxhighlight>
</li>
</ul>
</li>
<li> Scrieți o altă sursă <code>main.c</code> în care să definiți o funcție <code>struct Server readFromKeyboard()</code> și o altă funcție <code>main</code> care să citească informații legate de servere de la tastatură până când ''hostname''-ul introdus este egal cu "-". Scrieți apoi o buclă care să citească nume de la tastatură, să caute server-ul în map și dacă nu este să afișeze un mesaj iar dacă este, să afișeze informații despre el. Programul se încheie când se introduce din nou "-".</li>
</ol>


Exemplu:
<syntaxhighlight lang="cpp" highlight="5">
#include <map>
#include <string>


== Săptămâna 2 ==
int main() {
    std::map<std::string, Person> myMap;
    Person person;
    myMap["190010112345"] = person;
    return 0;
}
</syntaxhighlight>


<ol>
=== Interogarea numărului de elemente din map ===
<li> Dându-se fișierele [[Fișier:hashMapLinkedList.h]], [[Fișier:hashMapLinkedList.c]] și header-ele <code>hashMap.h</code> și <code>person.h</code> de mai jos, implementați toate funcțiile definite în două fișiere sursă numite <code>person.c</code> și <code>hashMap.c</code>:
<ul><li> <code>person.h</code>:
<syntaxhighlight lang="C">
#ifndef PERSON_H
#define PERSON_H
 
struct Person {
    char firstName[30];
    char lastName[30];
    char idNumber[9]; // seria si numarul de buletin
    char address[255];
    char birthday[11];
    char cnp[14];
};


struct Pair {
Pentru interogarea numărului de elemente din map se definesc:
    char * key;
    struct Person value;
};


<syntaxhighlight lang="cpp">
/**
/**
  * Functia intoarce 1 daca CNP-urile celor doua persoane sunt egale.
  * Metoda intoarce numarul de elemente din map.
* @param cnp1 primul CNP de comparat.
  * @return numarul de elemente din map.
  * @param cnp2 al doilea CNP de comparat.
* @return 1 daca CNP-urile celor doua persoane sunt identice.
  */
  */
char equals(char * cnp1, char * cnp2);
uint64_t size();


/**
/**
  * Functie hash pentru un CNP stocat ca string.
  * Metoda intoarce true dacă map-ul nu conține nici un element.
* @param cnp CNP-ul pentru care se doreste codul hash.
  * @return true dacă map-ul este gol, false în rest.
  * @return codul hash al CNP-ului.
  */
  */
unsigned hash(char * cnp);
bool empty();


#endif
</syntaxhighlight>
</syntaxhighlight>
</li>
<li> <code>hashMap.h</code>:
<syntaxhighlight lang="C">
#ifndef HASH_MAP_H
#define HASH_MAP_H
#include "hashMapLinkedList.h"
#include "person.h"


#define MAX_HASH 1000000
Exemplu:
struct HashMap {
<syntaxhighlight lang="cpp" highlight="9,10">
    struct LinkedList array[MAX_HASH]; // un vector de liste, una pentru fiecare valoare posibila de hash
#include <map>
    unsigned size; // numarul de elemente din map
#include <string>
};
#include <cstdio>
/**
* Functia creeaza un hashMap nou si intoarce adresa de memorie alocata.
* @return un pointer la o structura de tip HashMap.
*/
struct HashMap * createHashMap();
/**
* Functia intoarce numarul de elemente din map.
* @param map map-ul pentru care se cere dimensiunea.
* @return numarul de elemente din map.
*/
unsigned hashMapSize(struct HashMap * map);
/**
* Functia intoarce 1 dacă map-ul nu conține nici un element.
* @param map map-ul de interes.
* @return 1 dacă map-ul este gol, 0 în rest.
*/
char hashMapIsEmpty(struct HashMap * map);
/**
* Functia adauga perechea data in map daca cheia nu exista. Daca
*  cheia exista deja, valoarea si cheia sunt actualizate.
* @param map map-ul in care trebuie adaugata perechea.
* @param key cnp-ul folosit pe post de cheie.
* @param value persoana asociata CNP-ului.
*/
void hashMapPut(struct HashMap * map, char * key, struct Person value);
/**
* Functia elimina cheia data din map daca acesta exista. Daca
*  nu exista, functia nu are nici un efect.
* @param map map-ul din care trebuie eliminat elementul.
* @param key cheia (CNP-ul) ce trebuie eliminata.
*/
void hashMapRemove(struct HashMap * map, char * key);
/**
* Functia intoarce 1 daca cheia specificata exista in map.
* @param map map-ul in care se cauta cheia.
* @param key cheia (CNP-ul) cautata.
* @return 1 daca cheia exista in map, 0 daca nu.
*/
char hashMapHasKey(struct HashMap * map, char * key);
/**
* Functia intoarce valoarea asociată cheii key.
* @param map map-ul in care se cauta cheia.
* @param key cheia (CNP-ul) cautata.
* @return valoarea asociată cheii.
*/
struct Person hashMapGet(struct HashMap * map, char * key);


/**
int main() {
* Functia sterge hash map-ul specificat.
    std::map<std::string, Person> myMap;
* @param map hash map-ul ce trebuie sters.
    Person person;
*/
    myMap["190010112345"] = person;
void deleteHashMap(struct HashMap * map);
    printf("Map-ul contine %lu elemente.\n", myMap.size());
    printf("Map-ul %s este gol!\n", myMap.empty() ? "" : "NU");
#endif
    return 0;
}
</syntaxhighlight>
</syntaxhighlight>
</li>
</ul>
</li>
<li> Scrieți o altă sursă <code>main.c</code> în care să definiți o funcție <code>struct Person readFromKeyboard()</code> și o altă funcție <code>main</code> care să citească persoane de la tastatură până când numele introdus este egal cu "-". Se citesc apoi CNP-uri până la introducerea din nou a caracterului "-", și pentru fiecare CNP introdus se afișează imediat datele persoanei sau textul "Persoana inexistenta".</li>
</ol>


=== Adăugarea unei perechi cheie-valoare în map ===


== Implementarea map-urilor cu arbori binari de căutare (Binary Search Trees - BST) ==
Pentru operația de adăugare se definesc următoarele metode:
 
Pentru a putea plasa elemente într-un map implementat cu arbori binari de căutare, pe mulțimea cheilor
trebuie să existe definită o relație de ordine.
 
Map-urile implementate cu arbori binari de căutare, în plus față proprietățile map-urilor definite mai sus, garantează
faptul că elementele sunt plasate în ordinea cheilor în structură (Ordered Map).
 
Din acest motiv trebuie definită o funcție care să compare două chei. Vom numi această funcție <code>compare</code> și se ca comporta similar cu funcția <code>strcmp</code>: va întoarce o valoare pozitivă dacă primul element e mai mare, o valoare negativă dacă al doilea element e mai mare și 0 dacă elementele sunt egale:


<syntaxhighlight lang="c">
<syntaxhighlight lang="cpp">
/**
/**
  * Compara value1 cu value2 si intoarce o valoare corespunzătoare.
  * Metoda adauga perechea data in map daca cheia nu exista.  
  * @param value1 prima valoare de comparat.
  * @param keyValuePair o pereche cheie-valoare
* @param value2 a doua valoare de comparat.
  * @return o pereche iterator-bool, unde iteratorul identifică perechea
  * @return o valoare pozitivă dacă primul element e mai mare, o
  *   introdusă în map, sau cea existentă cu aceeași cheie, iar bool spune daca
  * valoare negativă dacă al doilea element e mai mare și 0 dacă
  *   perechea a fost introdusa sau nu (pentru ca exista deja).
  * elementele sunt egale.
  */
  */
int compare(K value1, K value2);
pair<iterator, bool> insert(pair<K, V> keyValuePair);
</syntaxhighlight>
 
=== Tipul de date și funcțiile de bază ===


În continuare vom prezenta un exemplu de map pentru elemente de tip "server" implementată cu arbori binari de căutare. În primul rând vom defini structura ce memorează datele legate de un server:
<syntaxhighlight lang="c">
struct Server {
    /* Numele server-ului in retea - sir de caractere */
    char hostname[30];
   
    /* Adresa IP a server-ului o secvență de 4 valori numerice între 0 și 255 (ex: 192.168.1.10) */
    unsigned char ipv4[4];
    /* Adresa hardware pentru adaptorul de retea - o secventa de 6 bytes, in hexa (ex: 60:57:18:6e:a8:e8). */
    char hardwareAddress[6];
    /* Tipul procesorului - sir de caractere. */
    char cpuType[10];
    /* Frecventa procesorului in Gigahertz. */
    float cpuFrequencyGhz;
    /* Cantitatea de memorie RAM, in Gigabytes. */
    float ramMemoryGigaBytes;
    /* Capacitatea discului, in Terabytes. */
    float diskCapacityTeraBytes;
};
</syntaxhighlight>
Vom folosi pe post de cheie în map hostname-ul server-ului, prin urmare definim:
* tipul de date al cheii este '''char *''';
* tipul de date al valorii este '''struct Server''';
Pentru a implementa un map de servere folosind BST, avem întâi nevoie să definim funcția de comparare a două chei:
<syntaxhighlight lang="c">
/**
/**
  * Compara name1 cu name2 si intoarce o valoare corespunzătoare.
  * Metoda ia ca argument o cheie și intoarce o referinta (LVALUE) la
  * @param name1 primul nume de comparat.
*  valoarea asociată. Dacă cheia nu există în map, se adaugă cu o valoare
  * @param name2 al doilea nume de comparat.
  * neutră.
  * @return o valoare pozitivă dacă primul nume este mai mare, o
  * @param key cheia ce se dorește adăugată (sau interogată).
*  valoare negativă dacă al doilea nume este mai mare și 0 dacă
  * @return o referință la valoarea asociată cheii.
*  numele sunt egale.
  */
  */
int compare(char * name1, char * name2);
V & operator[](K key);
</syntaxhighlight>
</syntaxhighlight>


=== Structurile <code>TreeMap</code>, <code>TreeNode</code> și <code>Pair</code> ===
Exemplu:
 
<syntaxhighlight lang="cpp" highlight="8-9">
Pentru stocarea datelor necesare pentru map, definim următoarele structuri:
#include <map>
 
#include <string>
<syntaxhighlight lang="C">
#include <cstdio>
struct Pair {
    char * key;
int main() {
    struct Server value;
     std::map<std::string, Person> myMap;
};
     Person person;
 
     myMap.insert({"191010112345", person});
struct TreeNode {
     myMap["190010112345"] = person;
     struct TreeNode * parent;
    printf("Map-ul contine %lu elemente.\n", myMap.size());
     struct TreeNode * left;
     printf("Map-ul %s este gol!\n", myMap.empty() ? "" : "NU");
     struct TreeNode * right;
     return 0;
     struct Pair pair;
}
};
 
struct TreeMap {
     struct TreeNode * root;
     unsigned size;
};
</syntaxhighlight>
</syntaxhighlight>


=== Crearea unui <code>TreeMap</code> ===
=== Eliminarea unei chei din map ===


Pentru a crea un <code>TreeMap</code>, definim următoarea funcție:
Pentru operația de eliminare se definește următoarea metodă:


<syntaxhighlight lang="C">
<syntaxhighlight lang="cpp">
/**
/**
  * Functia aloca memorie si intoarce un pointer la un nou TreeMap.
  * Metoda elimina cheia data din map daca acesta exista. Daca
  * @return adresa noului TreeMap.
*  nu exista, functia nu are nici un efect.
  * @param key cheia ce trebuie eliminata.
  */
  */
struct TreeMap * createTreeMap();
void erase(K key);
</syntaxhighlight>
 
Funcția trebuie să realizeze următorii pași:
# Se alocă memorie pentru un nou <code>struct TreeMap</code> ce trebuie inițializată automat cu 0.
# Se întoarce adresa alocată.
 
* Complexitate în '''timp''': O(1)
* Complexitate în '''spațiu''': O(1)
 
=== Interogarea numărului de elemente din map ===
 
Pentru interogarea numărului de elemente din map definim:


<syntaxhighlight lang="C">
/**
/**
  * Functia intoarce numarul de elemente din map.
  * Metoda sterge toate elementele din map.
* @param map map-ul pentru care se cere dimensiunea.
* @return numarul de elemente din map.
  */
  */
unsigned treeMapSize(struct TreeMap * map);
void clear();
</syntaxhighlight>
</syntaxhighlight>


Funcția va întoarce valoarea din câmpul <code>size</code> din structură.
Exemplu:
<syntaxhighlight lang="cpp" highlight="10,13,16">
#include <map>
#include <string>
#include <cstdio>
int main() {
    std::map<std::string, Person> myMap;
    Person person;
    myMap.insert({"191010112345", person});
    myMap["190010112345"] = person;
    myMap.erase("098764321987");
    printf("Map-ul contine %lu elemente.\n", myMap.size());
    printf("Map-ul %s este gol!\n", myMap.empty() ? "" : "NU");
    myMap.erase("191010112345");
    printf("Map-ul contine %lu elemente.\n", myMap.size());
    printf("Map-ul %s este gol!\n", myMap.empty() ? "" : "NU");
    myMap.clear();
    printf("Map-ul contine %lu elemente.\n", myMap.size());
    printf("Map-ul %s este gol!\n", myMap.empty() ? "" : "NU");


* Complexitate în '''timp''': O(1)
    return 0;
* Complexitate în '''spațiu''': O(1)
}
 
Pentru a afla dacă map-ul este gol definim:
 
<syntaxhighlight lang="C">
/**
* Functia intoarce 1 dacă map-ul nu conține nici un element.
* @param map map-ul de interes.
* @return 1 dacă map-ul este gol, 0 în rest.
*/
char treeMapIsEmpty(struct TreeMap * map);
</syntaxhighlight>
</syntaxhighlight>
Funcția va întoarce 1 dacă valoarea din câmpul <code>size</code> este 0.
* Complexitate în '''timp''': O(1)
* Complexitate în '''spațiu''': O(1)
=== Adăugarea unui element în map ===
Pentru operația de adăugare se definește următoarea funcție:
<syntaxhighlight lang="C">
/**
* Functia adauga elementul dat in map. Daca
*  cheia exista deja, perechea existenta este suprascrisa.
* @param map map-ul in care trebuie adaugat elementul.
* @param key cheia din map (numele server-ului)
* @param value server-ul ce trebuie adaugat.
*/
void treeMapPut(struct TreeMap * map, char * key, struct Server value);
</syntaxhighlight>
Adăugarea se realizează în felul următor:
# Dacă dimensiunea map-ului este 0, se alocă memorie pentru un nod nou <code>newNode</code> în care:
#* <code>pair.key</code> va lua valoarea lui <code>key</code>
#* <code>pair.value</code> va lua valoarea lui <code>value</code>
#* <code>parent</code>, <code>left</code> și <code>right</code> vor lua valoarea <code>NULL</code>.
# Câmpul <code>root</code> ia valoarea <code>newNode</code>, <code>size</code> se incrementează și funcția se încheie.
# Altfel, se definește o variabilă de tip nod numită <code>tmpNode</code> care se inițializează cu valoarea câmpului <code>root</code>.
# Într-o buclă infinită se realizează următorii pași:
## Dacă rezultatul funcției <code>compare</code> cu argumentele <code>tmpNode->pair.key</code> și <code>key</code> este 0 (elementele sunt egale), <code>tmpNode->pair.key</code> ia valoarea <code>key</code>, <code>tmpNode->pair.value</code> ia valoarea <code>value</code> și funcția se încheie.
## Dacă rezultatul funcției <code>compare</code> cu argumentele <code>tmpNode->pair.key</code> și <code>key</code> este mai mare ca 0 și <code>tmpNode->left</code> este diferit de <code>NULL</code>, atunci <code>tmpNode</code> ia valoarea <code>tmpNode->left</code>.
## Dacă rezultatul funcției <code>compare</code> cu argumentele <code>tmpNode->pair.key</code> și <code>key</code> este mai mare ca 0 și <code>tmpNode->left</code> este egal cu <code>NULL</code>, atunci se alocă memorie pentru un nod <code>newNode</code> nou după regula de la 1, <code>newNode->parent</code> ia valoarea lui <code>tmpNode</code>, <code>tmpNode->left</code> ia valoarea lui <code>newNode</code>, <code>size</code> se incrementează cu 1 și funcția se încheie.
## Dacă rezultatul funcției <code>compare</code> cu argumentele <code>tmpNode->pair.key</code> și <code>key</code> este mai mică ca 0 și <code>tmpNode->right</code> este diferit de <code>NULL</code>, atunci <code>tmpNode</code> ia valoarea <code>tmpNode->right</code>.
## Dacă rezultatul funcției <code>compare</code> cu argumentele <code>tmpNode->pair.key</code> și <code>key</code> este mai mică ca 0 și <code>tmpNode->right</code> este egal cu <code>NULL</code>, atunci se alocă memorie pentru un nod <code>newNode</code> nou după regula de la 1, <code>newNode->parent</code> ia valoarea lui <code>tmpNode</code>, <code>tmpNode->right</code> ia valoarea lui <code>newNode</code>, <code>size</code> se incrementează cu 1 și funcția se încheie.
* Complexitate în '''timp''': O(1) best case (element adăugat imediat sub rădăcină), O(log<sub>2</sub>n) average case (arbore echilibrat), O(n) worst case (arbore dezechilibrat).
* Complexitate în '''spațiu''': O(1)


=== Verificarea dacă o cheie există în map ===
=== Verificarea dacă o cheie există în map ===


Pentru operația de căutare a unei chei se definește următoarea funcție:
Pentru a verifica dacă o cheie există în map, se definește următoarea funcție:


<syntaxhighlight lang="C">
<syntaxhighlight lang="cpp">
/**
/**
  * Functia cauta cheia data în map.
  * Functia intoarce 1 daca cheia specificata exista in map, 0 in rest.
  * @param key cheia de cautat
  * @param key cheia cautata.
  * @return 1 daca cheia exista in map, 0 daca nu.
  * @return 1 daca cheia exista in map, 0 daca nu.
  */
  */
char treeMapHasKey(struct TreeMap * map, char * key);
uint64_t count(K key);
</syntaxhighlight>
</syntaxhighlight>


Căutarea unei chei într-un map se realizează în felul următor:
Exemplu:
# Se definește un pointer la nod numit <code>tmpNode</code> care se inițializează cu valoarea lui <code>root</code>.
<syntaxhighlight lang="cpp" highlight="14,15">
# Cât timp <code>tmpNode</code> este diferit de <code>NULL</code>:
#include <map>
#* Dacă rezultatul funcției <code>compare</code> cu argumentele <code>tmpNode->pair.key</code> și <code>key</code> este 0, se întoarce valoarea 1 (elementul a fost găsit).
#include <string>
#* Dacă rezultatul funcției <code>compare</code> cu argumentele <code>tmpNode->pair.key</code> și <code>key</code> este pozitiv, <code>tmpNode</code> ia valoarea lui <code>tmpNode->left</code>.
#include <cstdio>
#* Dacă rezultatul funcției <code>compare</code> cu argumentele <code>tmpNode->pair.key</code> și <code>key</code> este negativ, <code>tmpNode</code> ia valoarea lui <code>tmpNode->right</code>.
# Când s-a ieșit din buclă, se întoarce 0 (elementul nu a fost găsit).
int main() {
    std::map<std::string, Person> myMap;
    Person person;
    myMap.insert({"191010112345", person});
    myMap["190010112345"] = person;
    myMap.erase("098764321987");
    printf("Map-ul contine %lu elemente.\n", myMap.size());
    printf("Map-ul %s este gol!\n", myMap.empty() ? "" : "NU");
    myMap.erase("191010112345");
    printf("Cheia 123 apare in map: %d\n", myMap.count("123"));
    printf("Cheia 190010112345 apare in map: %d\n", myMap.count("190010112345"));
    printf("Map-ul contine %lu elemente.\n", myMap.size());
    printf("Map-ul %s este gol!\n", myMap.empty() ? "" : "NU");
    myMap.clear();
    printf("Map-ul contine %lu elemente.\n", myMap.size());
    printf("Map-ul %s este gol!\n", myMap.empty() ? "" : "NU");
    return 0;
}
</syntaxhighlight>


* Complexitate în '''timp''': O(1) best case (element găsit în rădăcină), O(log<sub>2</sub>n) average case (arbore echilibrat), O(n) worst case (arbore dezechilibrat).
=== Căutarea unei valori după cheie ===
* Complexitate în '''spațiu''': O(1)


=== Căutarea unei valori după o cheie dată ===
Pentru a căuta o valoare după cheie, se definesc următoarele metode:
 
Pentru operația de căutare a unei valori după o cheie dată se definește următoarea funcție:


<syntaxhighlight lang="C">
<syntaxhighlight lang="C">
/**
/**
  * Functia cauta o valoarea dupa cheia data în map.
  * Metoda intoarce a referinta la valoarea asociată cheii key.
  * @param key cheia de cautat
  * @param key cheia cautata.
  * @return valoarea asociată cheii sau o structura goala daca cheia nu exista in map.
  * @return valoarea asociată cheii, dacă aceasta există,
*  sau se generează o eroare daca cheia nu exista in map.
  */
  */
struct Server treeMapGet(struct TreeMap * map, char * key);
V& at(K key);
</syntaxhighlight>
 
Căutarea unei valori după o cheie într-un map se realizează în felul următor:
# Se definește un pointer la nod numit <code>tmpNode</code> care se inițializează cu valoarea lui <code>root</code>.
# Cât timp <code>tmpNode</code> este diferit de <code>NULL</code>:
#* Dacă rezultatul funcției <code>compare</code> cu argumentele <code>tmpNode->pair.key</code> și <code>key</code> este 0, se întoarce <code>tmpNode->pair.value</code> (elementul a fost găsit).
#* Dacă rezultatul funcției <code>compare</code> cu argumentele <code>tmpNode->pair.key</code> și <code>key</code> este pozitiv, <code>tmpNode</code> ia valoarea lui <code>tmpNode->left</code>.
#* Dacă rezultatul funcției <code>compare</code> cu argumentele <code>tmpNode->pair.key</code> și <code>key</code> este negativ, <code>tmpNode</code> ia valoarea lui <code>tmpNode->right</code>.
# Când s-a ieșit din buclă, se întoarce valoarea unei structuri de tip Server fără conținut (elementul nu a fost găsit).
 
* Complexitate în '''timp''': O(1) best case (element găsit în rădăcină), O(log<sub>2</sub>n) average case (arbore echilibrat), O(n) worst case (arbore dezechilibrat).
* Complexitate în '''spațiu''': O(1)
 
=== Eliminarea unui element din map ===
 
Pentru operația de eliminare se definește următoarea funcție:


<syntaxhighlight lang="C">
/**
/**
  * Functia elimina perechea cu cheia dată din map daca acesta exista. Daca
  * Operatorul intoarce o referinta la valoarea asociată cheii key.
  * nu exista, functia nu are nici un efect.
  * @param key cheia cautata.
  * @param map map-ul din care trebuie eliminat elementul.
  * @return valoarea asociată cheii, dacă aceasta există,
  * @param key cheia perechii ce trebuie eliminată.
  * sau o valoare neutra daca nu există (care se si adauga in map).
  */
  */
void treeMapRemove(struct TreeMap * map, char * key);
 
V& operator[](K key);
</syntaxhighlight>
</syntaxhighlight>


Eliminarea se realizează în felul următor (o descriere în imagini poate fi găsită [http://www.algolist.net/Data_structures/Binary_search_tree/Removal aici] - nu încercați să folosiți codul de pe acea pagină deoarece structurile din platformă diferă și în plus limbajul este C++ și nu va compila):
Exemplu:
# Folosind un pointer la nod <code>tmpNode</code>, se folosește tehnica de la căutarea chei în map pentru a identifica nodul care memorează cheia <code>key</code>. Dacă funcția ajunge la frunze fără a găsi server-ul căutat, funcția se încheie (cheia nu există în map). Altfel, <code>tmpNode</code> va fi pointer la nodul ce trebuie eliminat. În plus, se va defini o variabilă de tip char <code>direction</code> care la fiecare avansare în arbore va lua valoarea -1 dacă avansarea s-a făcut spre stânga și 1 dacă s-a făcut spre dreapta, astfel încât atunci când <code>tmpNode</code> este pointer la nodul ce trebuie șters, <code>direction</code> va fi 1 sau -1 în funcție de poziția nodului <code>tmpNode</code> față de nodul părinte.
<syntaxhighlight lang="cpp" highlight="10,11">
# Dacă <code>tmpNode->left</code> și <code>tmpNode->right</code> sunt ambele <code>NULL</code> (nodul ce trebuie șters este frunză), atunci, dacă <code>direction</code> este -1, <code>tmpNode->parent->left</code> ia valoarea <code>NULL</code>, altfel <code>tmpNode->parent->right</code> ia valoarea <code>NULL</code>, nodul <code>tmpNode</code> este dezalocat, <code>size</code> se decrementează și funcția se încheie.
#include <map>
# Dacă <code>tmpNode->left</code> este <code>NULL</code> și <code>tmpNode->right</code> este diferit de <code>NULL</code> (nodul are un singur copil), atunci, dacă <code>direction</code> este -1, <code>tmpNode->parent->left</code> ia valoarea <code>tmpNode->right</code>, altfel <code>tmpNode->parent->right</code> ia valoarea <code>tmpNode->right</code>, nodul <code>tmpNode</code> este dezalocat, <code>size</code> se decrementează și funcția se încheie.
#include <string>
# Dacă <code>tmpNode->left</code> este diferit de <code>NULL</code> și <code>tmpNode->right</code> este <code>NULL</code> (nodul are un singur copil), atunci, dacă <code>direction</code> este -1, <code>tmpNode->parent->left</code> ia valoarea <code>tmpNode->left</code>, altfel <code>tmpNode->parent->right</code> ia valoarea <code>tmpNode->left</code>, nodul <code>tmpNode</code> este dezalocat, <code>size</code> se decrementează și funcția se încheie.
#include <cstdio>
# Dacă <code>tmpNode->left</code> și <code>tmpNode->right</code> sunt ambele diferite de <code>NULL</code> (nodul ce trebuie șters are doi copii), atunci:
#* Se foloște un al doilea pointer la nod numit <code>minSubtreeNode</code> cu care se caută cea mai mică cheie din subarborele din dreapta nodului <code>tmpNode</code>.
int main() {
#* <code>tmpNode->pair</code> ia valoarea <code>minSubtreeNode->pair</code> apoi se șterge <code>minSubtreeNode</code> după aceleași reguli de mai sus.
    std::map<std::string, Person> myMap;
 
    Person person;
* Complexitate în '''timp''': O(1) best case (element găsit imediat sub rădăcină), O(log<sub>2</sub>n) average case (arbore echilibrat), O(n) worst case (arbore dezechilibrat).
    person.firstName = "Ghita";
* Complexitate în '''spațiu''': O(1)
    myMap.insert({"191010112345", person});
 
    printf("Numele persoanei cu cheia 191010112345 este: %s\n", myMap.at("191010112345").fullName.c_str());
=== Ștergerea unui <code>TreeMap</code>===
    printf("Numele persoanei cu cheia 191010112345 este: %s\n", myMap["191010112345"].fullName.c_str());
 
    return 0;
Pentru dezalocarea unui <code>TreeMap</code>, se definește următoarea funcție:
}
<syntaxhighlight lang="C">
/**
* Functia sterge tree map-ul specificat.
* @param map tree map-ul ce trebuie sters.
*/
void deleteTreeMap(struct TreeMap * map);
</syntaxhighlight>
</syntaxhighlight>
Pentru ștergerea unui <code>TreeMap</code> se urmează următorii pași:
# Se realizează o parcurgere în post-ordine (stânga-dreapta-rădăcină) și se șterg toate nodurile din arbore.
# Se șterge memoria alocată pentru structura de tip <code>TreeMap</code>.
* Complexitate în '''timp''': O(n)
* Complexitate în '''spațiu''': O(1)

Versiunea curentă din 14 mai 2017 19:58

În acest laborator se vor implementa structuri de date asociative (map) cu arbori binari și funcții hash.

Structura de date asociativă - Map

Structura de date asociativă (map) este o structură de date abstractă care stochează perechi de elemente cheie-valoare, 
într-o ordine arbitrară stabilită de structură, astfel încât nu pot exista două perechi cu aceeași cheie în map.

În esență, un map este o mulțime (set) de chei care sunt întotdeauna stocate împreună cu o valoare.

Map-ul are următoarele proprietăți:

  1. Datele sunt plasate într-o ordine oarecare stabilită arbitrar de structură.
  2. Numărul de elemente ce poate fi stocat de structură este nelimitat.
  3. Elementele stocate în map sunt de același fel.
  4. Tipul de date al cheii și tipul de date al valorii pot fi diferite.
  5. Map-ul poate conține doar chei unice, în baza unei funcții definite de egalitate. Altfel spus, dacă două chei sunt egale din punctul de vedere al map-ului, ele nu pot fi ambele prezente în perechi cheie-valoare în map.

Map-ul suportă următoarele operații de bază:

  1. Interogarea numărului de elemente din map.
  2. Verificarea dacă map-ul este gol.
  3. Adăugarea perechi cheie-valoare (insert) - dacă cheia există deja în map, aceasta nu se înlocuiește.
  4. Verificarea dacă o cheie există în map (count).
  5. Căutarea unei valori după o cheie dată (at);
  6. Eliminarea unei chei din map (erase).

Implementarea de structuri asociative cu funcții hash

Definirea funcțiilor hash și a proprietăților lor s-a făcut în laboratorul 5 (SDA Lucrarea 5#Implementarea de mulțimi cu funcții hash).

Tipul de date și funcțiile de bază

În continuare vom prezenta un exemplu de map de la CNP (cheia) la elemente de tip Person (valoarea), implementată cu funcții hash. În primul rând vom defini structura ce memorează datele legate de o persoană: 

struct Person {
    std::string firstName;
    std::string lastName;
    std::string idNumber; // seria si numarul de buletin
    std::string address;
    std::string birthday;
    std::string cnp;
};

Funcțiile de hash și de egalitate pentru clasa std::string sunt deja implementate în STL. Dacă totuși aveți nevoie de a folosi niste funcții proprii, acestea se scriu în același fel ca cele pentru mulțimi împlementate cu funcții hash (vezi SDA Lucrarea 5).

Clasa std::unordered_map

Pentru stocarea datelor necesare map-ului, În STL se definește clasa std::unordered_map în header-ul unordered_map. Aceasta este o clasă de tip template care se parametrizează cu două tipuri de date: tipul pentru cheie și tipul pentru valoare: 

#include <unordered_map>
#include <string>

int main() {
    std::unorder_map<std::string, Person> myMap; // un map de la string la Person
    return 0;
}

Crearea unui std::unordered_map

Pentru crearea unui std::unordered_map, se definește următorul constructor: 

/**
 * Constructorul creeaza un map nou și inițializează structurile de date interne.
 */
unordered_map();

Exemplu: 

#include <unordered_map>
#include <string>

int main() {
    std::unorder_map<std::string, Person> myMap;
    Person person;
    myMap["190010112345"] = person;
    return 0;
}

Interogarea numărului de elemente din map

Pentru interogarea numărului de elemente din map se definesc: 

/**
 * Metoda intoarce numarul de elemente din map.
 * @return numarul de elemente din map.
 */
uint64_t size();

/**
 * Metoda intoarce true dacă map-ul nu conține nici un element.
 * @return true dacă map-ul este gol, false în rest.
 */
bool empty();

Exemplu: 

#include <unordered_map>
#include <string>
#include <cstdio>

int main() {
    std::unorder_map<std::string, Person> myMap;
    Person person;
    myMap["190010112345"] = person;
    printf("Map-ul contine %lu elemente.\n", myMap.size());
    printf("Map-ul %s este gol!\n", myMap.empty() ? "" : "NU");
    return 0;
}

Adăugarea unei perechi cheie-valoare în map

Pentru operația de adăugare se definesc următoarele metode: 

/**
 * Metoda adauga perechea data in map daca cheia nu exista. 
 * @param keyValuePair o pereche cheie-valoare
 * @return o pereche iterator-bool, unde iteratorul identifică perechea 
 *   introdusă în map, sau cea existentă cu aceeași cheie, iar bool spune daca
 *   perechea a fost introdusa sau nu (pentru ca exista deja).
 */
pair<iterator, bool> insert(pair<K, V> keyValuePair);

/**
 * Metoda ia ca argument o cheie și intoarce o referinta (LVALUE) la 
 *  valoarea asociată. Dacă cheia nu există în map, se adaugă cu o valoare
 *  neutră.
 * @param key cheia ce se dorește adăugată (sau interogată).
 * @return o referință la valoarea asociată cheii.
 */
V & operator[](K key);

Exemplu: 

#include <unordered_map>
#include <string>
#include <cstdio>
 
int main() {
    std::unorder_map<std::string, Person> myMap;
    Person person;
    myMap.insert({"191010112345", person});
    myMap["190010112345"] = person;
    printf("Map-ul contine %lu elemente.\n", myMap.size());
    printf("Map-ul %s este gol!\n", myMap.empty() ? "" : "NU");
    return 0;
}

Eliminarea unei chei din map

Pentru operația de eliminare se definește următoarea metodă: 

/**
 * Metoda elimina cheia data din map daca acesta exista. Daca
 *  nu exista, functia nu are nici un efect.
 * @param key cheia ce trebuie eliminata.
 */
void erase(K key);

/**
 * Metoda sterge toate elementele din map.
 */
void clear();

Exemplu: 

#include <unordered_map>
#include <string>
#include <cstdio>
 
int main() {
    std::unorder_map<std::string, Person> myMap;
    Person person;
    myMap.insert({"191010112345", person});
    myMap["190010112345"] = person;
    myMap.erase("098764321987");
    printf("Map-ul contine %lu elemente.\n", myMap.size());
    printf("Map-ul %s este gol!\n", myMap.empty() ? "" : "NU");
    myMap.erase("191010112345");
    printf("Map-ul contine %lu elemente.\n", myMap.size());
    printf("Map-ul %s este gol!\n", myMap.empty() ? "" : "NU");
    myMap.clear();
    printf("Map-ul contine %lu elemente.\n", myMap.size());
    printf("Map-ul %s este gol!\n", myMap.empty() ? "" : "NU");

    return 0;
}

Verificarea dacă o cheie există în map

Pentru a verifica dacă o cheie există în map, se definește următoarea funcție: 

/**
 * Functia intoarce 1 daca cheia specificata exista in map, 0 in rest.
 * @param key cheia cautata.
 * @return 1 daca cheia exista in map, 0 daca nu.
 */
uint64_t count(K key);

Exemplu: 

#include <unordered_map>
#include <string>
#include <cstdio>
 
int main() {
    std::unorder_map<std::string, Person> myMap;
    Person person;
    myMap.insert({"191010112345", person});
    myMap["190010112345"] = person;
    myMap.erase("098764321987");
    printf("Map-ul contine %lu elemente.\n", myMap.size());
    printf("Map-ul %s este gol!\n", myMap.empty() ? "" : "NU");
    myMap.erase("191010112345");
    printf("Cheia 123 apare in map: %d\n", myMap.count("123"));
    printf("Cheia 190010112345 apare in map: %d\n", myMap.count("190010112345"));
    printf("Map-ul contine %lu elemente.\n", myMap.size());
    printf("Map-ul %s este gol!\n", myMap.empty() ? "" : "NU");
    myMap.clear();
    printf("Map-ul contine %lu elemente.\n", myMap.size());
    printf("Map-ul %s este gol!\n", myMap.empty() ? "" : "NU");
 
    return 0;
}

Căutarea unei valori după cheie

Pentru a căuta o valoare după cheie, se definește următoarele metode: 

/**
 * Metoda intoarce a referinta la valoarea asociată cheii key.
 * @param key cheia cautata.
 * @return valoarea asociată cheii, dacă aceasta există, 
 *  sau se generează o eroare daca cheia nu exista in map.
 */
V& at(K key);

/**
 * Operatorul intoarce o referinta la valoarea asociată cheii key.
 * @param key cheia cautata.
 * @return valoarea asociată cheii, dacă aceasta există, 
 *  sau o valoare neutra daca nu există (care se si adauga in map).
 */

V& operator[](K key);

Exemplu: 

#include <unordered_map>
#include <string>
#include <cstdio>
 
int main() {
    std::unorder_map<std::string, Person> myMap;
    Person person;
    person.firstName = "Ghita";
    myMap.insert({"191010112345", person});
    printf("Numele persoanei cu cheia 191010112345 este: %s\n", myMap.at("191010112345").fullName.c_str());
    printf("Numele persoanei cu cheia 191010112345 este: %s\n", myMap["191010112345"].fullName.c_str());
    return 0;
}


Implementarea de structuri asociative cu arbori binari de căutare

Definirea arborilor binari de căutare și a proprietăților lor s-au făcut în laboratorul 5 (SDA Lucrarea 5#Implementarea de mulțimi cu arbori binari de căutare (BST)).

Clasa std::map

Pentru stocarea datelor necesare map-ului, În STL se definește clasa std::map în header-ul map. Aceasta este o clasă de tip template care se parametrizează cu două tipuri de date: tipul pentru cheie și tipul pentru valoare: 

#include <map>
#include <string>

int main() {
    std::map<std::string, Person> myMap; // un map de la string la Person
    return 0;
}

Crearea unui std::map

Pentru crearea unui std::map, se definește următorul constructor: 

/**
 * Constructorul creeaza un map nou și inițializează structurile de date interne.
 */
map();

Exemplu: 

#include <map>
#include <string>

int main() {
    std::map<std::string, Person> myMap;
    Person person;
    myMap["190010112345"] = person;
    return 0;
}

Interogarea numărului de elemente din map

Pentru interogarea numărului de elemente din map se definesc: 

/**
 * Metoda intoarce numarul de elemente din map.
 * @return numarul de elemente din map.
 */
uint64_t size();

/**
 * Metoda intoarce true dacă map-ul nu conține nici un element.
 * @return true dacă map-ul este gol, false în rest.
 */
bool empty();

Exemplu: 

#include <map>
#include <string>
#include <cstdio>

int main() {
    std::map<std::string, Person> myMap;
    Person person;
    myMap["190010112345"] = person;
    printf("Map-ul contine %lu elemente.\n", myMap.size());
    printf("Map-ul %s este gol!\n", myMap.empty() ? "" : "NU");
    return 0;
}

Adăugarea unei perechi cheie-valoare în map

Pentru operația de adăugare se definesc următoarele metode: 

/**
 * Metoda adauga perechea data in map daca cheia nu exista. 
 * @param keyValuePair o pereche cheie-valoare
 * @return o pereche iterator-bool, unde iteratorul identifică perechea 
 *   introdusă în map, sau cea existentă cu aceeași cheie, iar bool spune daca
 *   perechea a fost introdusa sau nu (pentru ca exista deja).
 */
pair<iterator, bool> insert(pair<K, V> keyValuePair);

/**
 * Metoda ia ca argument o cheie și intoarce o referinta (LVALUE) la 
 *  valoarea asociată. Dacă cheia nu există în map, se adaugă cu o valoare
 *  neutră.
 * @param key cheia ce se dorește adăugată (sau interogată).
 * @return o referință la valoarea asociată cheii.
 */
V & operator[](K key);

Exemplu: 

#include <map>
#include <string>
#include <cstdio>
 
int main() {
    std::map<std::string, Person> myMap;
    Person person;
    myMap.insert({"191010112345", person});
    myMap["190010112345"] = person;
    printf("Map-ul contine %lu elemente.\n", myMap.size());
    printf("Map-ul %s este gol!\n", myMap.empty() ? "" : "NU");
    return 0;
}

Eliminarea unei chei din map

Pentru operația de eliminare se definește următoarea metodă: 

/**
 * Metoda elimina cheia data din map daca acesta exista. Daca
 *  nu exista, functia nu are nici un efect.
 * @param key cheia ce trebuie eliminata.
 */
void erase(K key);

/**
 * Metoda sterge toate elementele din map.
 */
void clear();

Exemplu: 

#include <map>
#include <string>
#include <cstdio>
 
int main() {
    std::map<std::string, Person> myMap;
    Person person;
    myMap.insert({"191010112345", person});
    myMap["190010112345"] = person;
    myMap.erase("098764321987");
    printf("Map-ul contine %lu elemente.\n", myMap.size());
    printf("Map-ul %s este gol!\n", myMap.empty() ? "" : "NU");
    myMap.erase("191010112345");
    printf("Map-ul contine %lu elemente.\n", myMap.size());
    printf("Map-ul %s este gol!\n", myMap.empty() ? "" : "NU");
    myMap.clear();
    printf("Map-ul contine %lu elemente.\n", myMap.size());
    printf("Map-ul %s este gol!\n", myMap.empty() ? "" : "NU");

    return 0;
}

Verificarea dacă o cheie există în map

Pentru a verifica dacă o cheie există în map, se definește următoarea funcție: 

/**
 * Functia intoarce 1 daca cheia specificata exista in map, 0 in rest.
 * @param key cheia cautata.
 * @return 1 daca cheia exista in map, 0 daca nu.
 */
uint64_t count(K key);

Exemplu: 

#include <map>
#include <string>
#include <cstdio>
 
int main() {
    std::map<std::string, Person> myMap;
    Person person;
    myMap.insert({"191010112345", person});
    myMap["190010112345"] = person;
    myMap.erase("098764321987");
    printf("Map-ul contine %lu elemente.\n", myMap.size());
    printf("Map-ul %s este gol!\n", myMap.empty() ? "" : "NU");
    myMap.erase("191010112345");
    printf("Cheia 123 apare in map: %d\n", myMap.count("123"));
    printf("Cheia 190010112345 apare in map: %d\n", myMap.count("190010112345"));
    printf("Map-ul contine %lu elemente.\n", myMap.size());
    printf("Map-ul %s este gol!\n", myMap.empty() ? "" : "NU");
    myMap.clear();
    printf("Map-ul contine %lu elemente.\n", myMap.size());
    printf("Map-ul %s este gol!\n", myMap.empty() ? "" : "NU");
 
    return 0;
}

Căutarea unei valori după cheie

Pentru a căuta o valoare după cheie, se definesc următoarele metode: 

/**
 * Metoda intoarce a referinta la valoarea asociată cheii key.
 * @param key cheia cautata.
 * @return valoarea asociată cheii, dacă aceasta există, 
 *  sau se generează o eroare daca cheia nu exista in map.
 */
V& at(K key);

/**
 * Operatorul intoarce o referinta la valoarea asociată cheii key.
 * @param key cheia cautata.
 * @return valoarea asociată cheii, dacă aceasta există, 
 *  sau o valoare neutra daca nu există (care se si adauga in map).
 */

V& operator[](K key);

Exemplu: 

#include <map>
#include <string>
#include <cstdio>
 
int main() {
    std::map<std::string, Person> myMap;
    Person person;
    person.firstName = "Ghita";
    myMap.insert({"191010112345", person});
    printf("Numele persoanei cu cheia 191010112345 este: %s\n", myMap.at("191010112345").fullName.c_str());
    printf("Numele persoanei cu cheia 191010112345 este: %s\n", myMap["191010112345"].fullName.c_str());
    return 0;
}
Adus de la „https://wiki.arh.pub.ro/index.php?title=SDA_Lucrarea_6&oldid=5456”