一台监控多个显示屏：用哈希表实现高效PHP语言算法

<?php
/**
 * 哈希表驱动的多屏监控管理类
 * 适配一台监控多个显示屏的设备管理与数据交互需求
 */
class MultiScreenMonitor
{
    private $hashTable; // 核心哈希表，存储设备ID与设备信息的映射
    private $capacity;  // 哈希表容量
    private $loadFactor;// 负载因子
    private $size;      // 当前存储的设备数量
    /**
     * 初始化哈希表
     * @param int $initialCapacity 初始容量
     * @param float $loadFactor 负载因子
     */
    public function __construct(int $initialCapacity = 16, float $loadFactor = 0.75)
    {
        $this->capacity = $this->getNextPowerOfTwo($initialCapacity); // 容量设为2的幂，优化取模效率
        $this->loadFactor = $loadFactor;
        $this->hashTable = array_fill(0, $this->capacity, []); // 二维数组解决哈希冲突（链地址法）
        $this->size = 0;
    }
    /**
     * 获取大于等于指定值的最小2的幂，用于优化哈希表容量
     * @param int $num
     * @return int
     */
    private function getNextPowerOfTwo(int $num): int
    {
        if ($num <= 1) return 16;
        $num--;
        $num |= $num >> 1;
        $num |= $num >> 2;
        $num |= $num >> 4;
        $num |= $num >> 8;
        $num |= $num >> 16;
        return $num + 1;
    }
    /**
     * 自定义哈希函数：设备ID映射到哈希表索引
     * @param string $deviceId 显示屏设备唯一标识
     * @return int
     */
    private function hashFunction(string $deviceId): int
    {
        $hash = 0;
        $length = strlen($deviceId);
        // 计算字符串哈希值
        for ($i = 0; $i < $length; $i++) {
            $hash = 31 * $hash + ord($deviceId[$i]);
        }
        // 扰动函数降低冲突，与容量取模得到索引
        $hash = ($hash ^ ($hash >> 16)) & ($this->capacity - 1);
        return $hash;
    }
    /**
     * 注册显示屏设备（添加设备信息到哈希表）
     * @param string $deviceId 设备ID
     * @param array $deviceInfo 设备信息（型号、分辨率、状态等）
     * @return bool
     */
    public function registerDevice(string $deviceId, array $deviceInfo): bool
    {
        // 检查负载因子，超过则扩容
        if ($this->size / $this->capacity >= $this->loadFactor) {
            $this->resize();
        }
        $index = $this->hashFunction($deviceId);
        // 检查设备是否已注册
        foreach ($this->hashTable[$index] as $item) {
            if ($item['device_id'] === $deviceId) {
                return false; // 设备已存在
            }
        }
        // 添加设备信息
        $this->hashTable[$index][] = [
            'device_id' => $deviceId,
            'info' => $deviceInfo
        ];
        $this->size++;
        return true;
    }
    /**
     * 哈希表扩容：容量翻倍并重新散列数据
     */
    private function resize(): void
    {
        $oldTable = $this->hashTable;
        $this->capacity *= 2;
        $this->hashTable = array_fill(0, $this->capacity, []);
        $this->size = 0;
        // 重新散列旧数据
        foreach ($oldTable as $bucket) {
            foreach ($bucket as $item) {
                $this->registerDevice($item['device_id'], $item['info']);
            }
        }
    }
    /**
     * 查询显示屏设备信息
     * @param string $deviceId 设备ID
     * @return array|null 设备信息，不存在则返回null
     */
    public function queryDevice(string $deviceId): ?array
    {
        $index = $this->hashFunction($deviceId);
        foreach ($this->hashTable[$index] as $item) {
            if ($item['device_id'] === $deviceId) {
                return $item['info'];
            }
        }
        return null;
    }
    /**
     * 更新显示屏设备状态
     * @param string $deviceId 设备ID
     * @param string $statusKey 状态键（如online、brightness）
     * @param mixed $statusValue 状态值
     * @return bool
     */
    public function updateDeviceStatus(string $deviceId, string $statusKey, $statusValue): bool
    {
        $index = $this->hashFunction($deviceId);
        foreach ($this->hashTable[$index] as &$item) {
            if ($item['device_id'] === $deviceId) {
                $item['info'][$statusKey] = $statusValue;
                return true;
            }
        }
        return false; // 设备不存在
    }
    /**
     * 注销显示屏设备（从哈希表中删除）
     * @param string $deviceId 设备ID
     * @return bool
     */
    public function unregisterDevice(string $deviceId): bool
    {
        $index = $this->hashFunction($deviceId);
        foreach ($this->hashTable[$index] as $key => $item) {
            if ($item['device_id'] === $deviceId) {
                unset($this->hashTable[$index][$key]);
                $this->size--;
                return true;
            }
        }
        return false;
    }
    /**
     * 获取当前在线设备总数
     * @return int
     */
    public function getDeviceCount(): int
    {
        return $this->size;
    }
}
// ---------------------- 功能测试 ----------------------
// 初始化监控端哈希表管理模块
$monitor = new MultiScreenMonitor();
// 1. 注册3台显示屏设备
$monitor->registerDevice('SCREEN_001', [
    'model' => 'LG 27UD68-W',
    'resolution' => '3840x2160',
    'online' => true,
    'brightness' => 80,
    'content' => '企业宣传视频'
]);
$monitor->registerDevice('SCREEN_002', [
    'model' => 'Dell U2518D',
    'resolution' => '2560x1440',
    'online' => true,
    'brightness' => 75,
    'content' => '产品介绍PPT'
]);
$monitor->registerDevice('SCREEN_003', [
    'model' => 'AOC Q27P2C',
    'resolution' => '2560x1440',
    'online' => false,
    'brightness' => 0,
    'content' => ''
]);
echo "当前设备总数：" . $monitor->getDeviceCount() . "\n"; // 输出：3
// 2. 查询SCREEN_002的设备信息
$screen002Info = $monitor->queryDevice('SCREEN_002');
echo "SCREEN_002 分辨率：" . $screen002Info['resolution'] . "\n"; // 输出：2560x1440
// 3. 更新SCREEN_001的亮度与播放内容（模拟监控端指令）
$monitor->updateDeviceStatus('SCREEN_001', 'brightness', 70);
$monitor->updateDeviceStatus('SCREEN_001', 'content', '实时销售数据仪表盘');
$updatedScreen001 = $monitor->queryDevice('SCREEN_001');
echo "SCREEN_001 更新后：亮度=" . $updatedScreen001['brightness'] . "，内容=" . $updatedScreen001['content'] . "\n";
// 4. 注销SCREEN_003（模拟设备下线）
$monitor->unregisterDevice('SCREEN_003');
echo "注销后设备总数：" . $monitor->getDeviceCount() . "\n"; // 输出：2
// 5. 验证一台监控多个显示屏的状态同步：查询所有在线设备
$onlineScreens = ['SCREEN_001', 'SCREEN_002'];
foreach ($onlineScreens as $deviceId) {
    $info = $monitor->queryDevice($deviceId);
    echo "设备{$deviceId} 在线状态：" . ($info['online'] ? '在线' : '离线') . "\n";
}
?>