13. 散列表（中）：如何打造一個工業級水平的散列表

面試題目：如何設計一個工業級的散列函數？
思路：
何爲一個工業級的散列表？工業級的散列表應該具有哪些特性？結合學過的知識，我覺的應該有這樣的要求：
1.支持快速的查詢、插入、刪除操作；
2.內存佔用合理，不能浪費過多空間；
3.性能穩定，在極端情況下，散列表的性能也不會退化到無法接受的情況。
方案：
如何設計這樣一個散列表呢？根據前面講到的知識，我會從3個方面來考慮設計思路：
1.設計一個合適的散列函數；
2.定義裝載因子閾值，並且設計動態擴容策略；
3.選擇合適的散列衝突解決方法。
知識總結：
一、如何設計散列函數？
1.要儘可能讓散列後的值隨機且均勻分佈，這樣會盡可能減少散列衝突，即便衝突之後，分配到每個槽內的數據也比較均勻。
2.除此之外，散列函數的設計也不能太複雜，太複雜就會太耗時間，也會影響到散列表的性能。
3.常見的散列函數設計方法：直接尋址法、平方取中法、摺疊法、隨機數法等。
二、如何根據裝載因子動態擴容？
1.如何設置裝載因子閾值？
①可以通過設置裝載因子的閾值來控制是擴容還是縮容，支持動態擴容的散列表，插入數據的時間複雜度使用攤還分析法。
②裝載因子的閾值設置需要權衡時間複雜度和空間複雜度。如何權衡？如果內存空間不緊張，對執行效率要求很高，可以降低裝載因子的閾值；相反，如果內存空間緊張，對執行效率要求又不高，可以增加裝載因子的閾值。
2.如何避免低效擴容？分批擴容
①分批擴容的插入操作：當有新數據要插入時，我們將數據插入新的散列表，並且從老的散列表中拿出一個數據放入新散列表。每次插入都重複上面的過程。這樣插入操作就變得很快了。
②分批擴容的查詢操作：先查新散列表，再查老散列表。
③通過分批擴容的方式，任何情況下，插入一個數據的時間複雜度都是O(1)。
三、如何選擇散列衝突解決方法？
①常見的2中方法：開放尋址法和鏈表法。
②大部分情況下，鏈表法更加普適。而且，我們還可以通過將鏈表法中的鏈表改造成其他動態查找數據結構，比如紅黑樹、跳錶，來避免散列表時間複雜度退化成O(n)，抵禦散列衝突攻擊。
③但是，對於小規模數據、裝載因子不高的散列表，比較適合用開放尋址法。