哈希表

定义:

散列表(Hash table,也叫哈希表),是根据键(Key)而直接访问在内存存储位置的数据结构。也就是说,它通过计算一个关于键值的函数,将所需查询的数据映射到表中一个位置来访问记录,这加快了查找速度。这个映射函数称做散列函数,存放记录的数组称做散列表。

三要素:

健、数据映射、值

本质:

是一个数组。

实现方法:

1、数组+链表
2、数组+二叉树

如何存数据:

按照下图来说,我们已经知道了哈希表本质是个数组,所以这里有个数组,长度是8,现在我们要做的是把这个学生信息存放到哈希表中,也就是这个数组中去,那我们需要考虑怎么去存放呢?

这里的学号是个key,我们之前也知道了,哈希表就是根据key值来通过哈希函数计算得到一个值,这个值就是用来确定这个Entry要存放在哈希表中的位置的,实际上这个值就是一个下标值,来确定放在数组的哪个位置上。

比如这里的学号是101011,那么经过哈希函数的计算之后得到了1,这个1就是告诉我们应该把这个Entry放到哪个位置,这个1就是数组的确切位置的下标,也就是需要放在数组中下表为1的位置,如图中所示。

数组中1的位置存放的是一个Entry,它不是一个简单的单个数值,而是一个键值对,也就是存放了key和value,key就是学号101011,value就是张三,我们经过哈希函数计算得出的1只是为了确定这个Entry该放在哪个位置而已。

这样就成功把这个Entry放到了哈希表中了。

演示图

哈希冲突

哈希冲突示意图

图中展示的那样,学号为102011的李四,他的学号经过哈希函数的计算也得出了1,那么也要放到数组中为1的位置,可是这个位置之前已经被张三占了啊,这怎么办?这种情况就是哈希冲突或者也叫哈希碰撞。

处理哈希冲突

1. 开放寻址法

开放寻址法示意图

看图就足以说明问题了,这里所说的开放寻址法其实简单来说就是,既然位置被占了,那就另外再找个位置不就得了,怎么找其他的位置呢?这里其实也有很多的实现,我们说个最基本的就是既然当前位置被占用了,我们就看看该位置的后一个位置是否可用,也就是1的位置被占用了,我们就看看2的位置,如果没有被占用,那就放到这里呗,当然,也有可能2的位置也被占用了,那咱就继续往下找,看看3的位置,一次类推,直到找到空位置。

2. 拉链法

拉链法示意图

之前说的开放寻址法采用的方式是在数组上另外找个新位置,而拉链法则不同,还是在该位置,可是,该位置被占用了咋整,总不能打一架,谁赢是谁的吧 ,当然不是这样,这里采用的是链表,什么意思呢?就像图中所示,现在张三和李四都要放在1找个位置上,但是张三先来的,已经占了这个位置,待在了这个位置上了,那李四呢?解决办法就是链表,这时候这个1的位置存放的不单单是之前的那个Entry了,此时的Entry还额外的保存了一个next指针,这个指针指向数组外的另外一个位置,将李四安排在这里,然后张三那个Entry中的next指针就指向李四的这个位置,也就是保存的这个位置的内存地址,如果还有冲突,那就把又冲突的那个Entry放在一个新位置上,然后李四的Entry中的next指向它,这样就形成了一个链表。

如果冲突过多的话,这块的链表会变得比较长,怎么处理呢?这里举个例子吧,拿java集合类中的HashMap来说吧,如果这里的链表长度大于等于8的话,链表就会转换成树结构,当然如果长度小于等于6的话,就会还原链表。以此来解决链表过长导致的性能问题。这样设计是因为中间有个7作为一个差值,来避免频繁的进行树和链表的转换,因为转换频繁也是影响性能的啊。

读取数据

读取数据示意图

比如我们现在要通过学号102011来查找学生的姓名,怎么操作呢?我们首先通过学号利用哈希函数得出位置1,然后我们就去位置1拿数据啊,拿到这个Entry之后我们得看看这个Entry的key是不是我们的学号102011,一看是101011,什么鬼,一边去,这不是我们要的key啊,然后根据这个Entry的next知道下一给位置,在比较key,好成功找到李四。

参考链接:来吧!一文彻底搞定哈希表!

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