11、Hash

1、哈希表

哈希表也叫做散列表(hash有剁碎的意思)
1、空间换时间
2、哈希函数也叫做散列函数
3、哈希表的内部数组元素,很多地方也叫做bucket(桶),整个数组叫做buckets或者 Bucket Array

2、哈希冲突

hash冲突

两个不同的key经过hash函数算出相同的结果
解决hash冲突常见的方法:
1、开放定址法(Open Addressing)
按照一定的规则向其他地址探测,直到遇到空桶
2、在哈希法
设计多个哈希函数
3、链地址法(Separate Chaining)
比如通过链表将统一index的元素串起来

3、JDK1.8的哈希解决冲突方案

JDK1.8的哈希解决冲突方案

1、默认使用单向链表串起来
2、在添加元素时,可能会由单向链表转为红黑树来存储元素
比如当哈希表容量>=64且单向链表的节点数量大于8时
3、当红黑树节点数量少到一定程度时,又会转为单向链表
4、JDK1.8的哈希表使用链表+红黑树解决哈希冲突

4、哈希函数

哈希表中的哈希函数的实现步骤大致如下
1、先生成key的哈希值(必须是整数)
2、再让key的哈希值跟数组的大小进行相关运算,生成一个索引值

public int hash(Object key) {
    return hash_code(key) % table.legnth;
}

为了提高效率,可以使用&取代%运算(条件:将数组的长度设计成2的幂次方)

public int hash(Object key) {
    return hash_code(key) & (table.legnth - 1);
}

5、生成Key的哈希值

key的常见种类可能有
整数、浮点数、字符串、自定义对象
不同种类的key,哈希值生成方式不一样,但目标是一致的

  • 尽量让每个key的哈希值是唯一的
  • 尽量让key的所有信息参与运算

在java中HashMap的key必须实现hashCode、equals方法、也允许key为null
1、整数

public static int hashCode(int value) {
    return value;
}

2、浮点数

public static int hashCode(float value) {
    return floatToIntBits(value);
}
5.1、Long和Double的哈希值
public static int hashCode(long value) {
    return (int)(value ^ (value >>> 32));
}
public static int hashCode(double value) {
    long bits = doubleToLongBits(value);
    return (int)(bits ^ (bits >>> 32));
}

>>>(无符号右移 )^ (异或)
高32位和低32位混合计算出32bit的哈希值

5.2、字符串的哈希值

字符串是由若干个字符组成的
比如字符串 jack由j、a、c、k四个字符组成(字符串本身是整数)
因此,jack的哈希值可以表示为j*n^3 +a *n^2 + c*n^1 + k*n^0
等价于[(j*n + a)*n + c]*n + k
在jdk中n=31、其中31是一个奇素数,jvm会将31i优化为(i<<<5)i

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