算法筆記-哈希表(散列)

1、基本概念:

散列表(Hash  Table,又叫哈希表),是根據關鍵碼值(Key  Value)而直接進行訪問的數據結構。也就是說,它通過把關鍵碼值映射到表中一個位置來訪問記錄,以加快查找的速度。這個映射函數叫做散列函數,存放記錄的數組叫做散列表。

2、散列表思想:

(1)使用散列函數將給定鍵轉化爲一個“數組的索引”,理想情況下,不同的key會被轉化爲不同的索引,但是在實際情況中,我們會遇到不同的鍵轉化爲相同索引的情況,這種情況叫做散列衝突/碰撞,後文中會詳細講解;

(2)得到了索引後,我們就可以像訪問數組一樣,通過這個索引訪問到相應的鍵值對。

3、散列表

用的是數組支持按照下標隨機訪問數據的特性,所以散列表其實就是數組的一種擴展,由數組演化而來,可以說,如果沒有數組,就沒有散列表。

4、散列函數

散列函數(又叫哈希函數),顧名思義,它是一個函數。我們可以把它定義爲hash(key),其中key表示元素的鍵值,hasn(key)的鍵表示經過散列函數計算得到的散列值。

5、爲什麼要用散列表?

數組的特點是:尋址容易,插入和刪除困難;

鏈表的特點是:尋址困難,插入和刪除容易;

那麼能不能綜合兩者的特性,做出一種尋址容易,插入和刪除也容易的數據結構?答案是肯定的,這就是我們要了解的散列表,也叫哈希表

6、使用散列表的注意事項:

①key-value成對數據添加到散列表

②key不可以重複,value可以重複

③key-value規定爲一個條目(Entry)

 ④散列表中散列數組的大小稱爲容量

⑤key-value數量稱爲size

⑥size/容量稱爲加載因子,要小於75%,如果大於75%,會自動擴容

⑦自動擴容會影響put添加性能,可以事先通過設置初始容量,提高put的性能

⑧散列表的默認初始容量是16,默認加載因子是75%,建議不要修改加載因子

7、散列衝突有兩種常用的解決辦法:

開放尋址法和鏈表法;

例子:    google 公司的一個上機題:

有一個公司,當有新的員工來報道時,要求將該員工的信息加入(id,性別,年齡,名字,住址..),當輸入該員工的 id ,要求查找到該員工的 所有信息.

要求:

1) 不使用數據庫,,速度越快越好=>哈希表(散列)

2) 添加時,保證按照 id 從低到高插入  [課後思考:如果 id 不是從低到高插入,但要求各條鏈表仍是從低到高,怎麼解決?]

3) 使用鏈表來實現哈希表,  該鏈表不帶表頭[:  鏈表的第一個結點就存放僱員信息]

4) 思路分析並畫出示意圖

代碼實現:

package com.nmys.story.hash;

import java.util.Scanner;

/**
 * @Auther: Jia
 * @Date: 2019/9/15 19:49
 * @Description:
 */
public class HashTabDemo {
    public static void main(String[] args) {
        //創建哈希表
        HashTab hashTab = new HashTab(7);
        //寫一個簡單的菜單
        String key = "";
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        while (true) {
            System.out.println("add:  添加僱員");
            System.out.println("list: 顯示僱員");
            System.out.println("find: 查找僱員");
            System.out.println("exit: 退出系統");

            key = scanner.next();
            switch (key) {
                case "add":
                    System.out.println("輸入id");
                    int id = scanner.nextInt();
                    System.out.println("輸入名字");
                    String name = scanner.next();
                    //創建 僱員
                    Emp emp = new Emp(id, name);
                    hashTab.add(emp);
                    break;
                case "list":
                    hashTab.list();
                    break;
                case "find":
                    System.out.println("請輸入要查找的id");
                    id = scanner.nextInt();
                    hashTab.findEmpById(id);
                    break;
                case "exit":
                    scanner.close();
                    System.exit(0);
                default:
                    break;
            }
        }

    }


}
    //創建HashTab 管理多條鏈表
    class HashTab{
        private  LinkedList[] link;
        private  int size;//表示多少條鏈表

        public HashTab(int size){
            this.size = size;
            //初始化
            link = new LinkedList[size];
            //分別初始化每個鏈表
            for(int i = 0; i < size; i++) {
                link[i] = new LinkedList();
            }
        }
        //添加
        public void add(Emp emp){
            //根據員工的id ,得到該員工應當添加到哪條鏈表
            int no = hash(emp.id);
            //將emp 添加到對應的鏈表中
            link[no].add(emp);
        }

        //遍歷所有的鏈表,遍歷hashtab
        public void list() {
            for(int i = 0; i < size; i++) {
                link[i].list(i);
            }
        }

        //根據輸入的id,查找僱員
        public void findEmpById(int id) {
            //使用散列函數確定到哪條鏈表查找
            int empLinkedListNO = hash(id);
            Emp emp = link[empLinkedListNO].findById(id);
            if(emp != null) {//找到
                System.out.printf("在第%d條鏈表中找到 僱員 id = %d\n", (empLinkedListNO + 1), id);
            }else{
                System.out.println("在哈希表中,沒有找到該僱員~");
            }
        }

        //編寫散列函數, 簡單取魔法
        public int hash(int id){
            return id % size;
        }
    }

    //表示一個僱員
    class Emp{
        public  int id;
        public String name;
        public Emp next;//next 默認爲null
        public Emp(int id , String name){
            super();
            this.id = id;
            this.name = name;
        }
    }

    //創建一個鏈表
    class LinkedList{
        //頭指針,執行第一個Emp,因此我們這個鏈表的head 是直接指向第一個Emp
        private Emp head;//默認null
        //添加僱員到鏈表,假定,當添加僱員時,id 是自增長,即id的分配總是從小到大
        //因此我們將該僱員直接加入到本鏈表的最後即可
        public void add(Emp emp){
            //如果是添加第一個僱員
            if(head == null) {
                head = emp;
                return;
            }
            //如果不是第一個僱員,則使用一個輔助的指針,幫助定位到最後
            Emp cur = head;
            while (true){
                //說明到鏈表最後
                if(cur.next == null){
                    break;
                }
                cur = cur.next;//後移
            }
            //退出時直接將emp 加入鏈表
            cur.next = emp;
        }

        //遍歷
        public void list(int no){
            if(head == null){
                System.out.println("第"+(no+1)+"鏈表爲空");
                return;
            }
            System.out.print("第 "+(no+1)+" 鏈表的信息爲");
            Emp cur = head;//輔助指針
            while (true){
                System.out.printf(" => id=%d name=%s\t", cur.id, cur.name);
                //說明curEmp已經是最後結點
                if(cur.next == null){
                    break;
                }
                cur = cur.next;//後移,遍歷

            }
            System.out.println();
        }

        //根據id查找僱員
        //如果查找到,就返回Emp, 如果沒有找到,就返回null
        public Emp findById(int id) {
            //判斷鏈表是否爲空
            if(head == null) {
                System.out.println("鏈表爲空");
                return null;
            }
            //輔助指針
            Emp cur = head;
            while(true) {
                if(cur.id == id) {//找到
                    break;//這時curEmp就指向要查找的僱員
                }
                //退出
                if(cur.next == null) {//說明遍歷當前鏈表沒有找到該僱員
                    cur = null;
                    break;
                }
                cur = cur.next;//以後
            }

            return cur;
        }


    }



 

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