目录
- [1. 概念](#1. 概念)
- [2. 哈希冲突](#2. 哈希冲突)
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- [2.1 冲突的避免](#2.1 冲突的避免)
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- [2.1.1 设计合理的哈希函数](#2.1.1 设计合理的哈希函数)
- [2.1.2 降低负载因子](#2.1.2 降低负载因子)
- [2.2 冲突的解决-闭散列](#2.2 冲突的解决-闭散列)
- [2.3 冲突的解决-开散列](#2.3 冲突的解决-开散列)
- [3. 哈希桶的实现](#3. 哈希桶的实现)
1. 概念
哈希表(Hash table,也叫散列表),是根据关键码值(Key)而直接进行访问的数据结构。通过把关键码值映射到表中一个位置来访问记录,能够加快查找的速度。这个映射函数叫做哈希函数,存放记录的数组叫做哈希表(所以,哈希表的本质其实是数组)。
例如
2. 哈希冲突
不同的关键字,通过同一个哈希函数,计算出相同的结果,这就叫哈希冲突
拿上面这个图举例,如果想插入44,44通过哈希函数,44%10得出结果为4,所以44应该存储在哈希地址为4的地方,可是这个地方已经被4霸占,这个现象就叫哈希冲突
2.1 冲突的避免
两种方法:1、设计合理的哈希函数,2、降低负载因子
2.1.1 设计合理的哈希函数
常见的哈希函数有:
- 直接定值法
- 除留余数法
- 平方取中法
- 折叠法
- 随机数法
- 数学分析法
比较常用的有除留余数法:Hash(Key) = key%Capacity(Capacity指的是数组的长度)
2.1.2 降低负载因子
负载因子=存入表中的元素个数/哈希表的长度
负载因子越大,冲突率越高,也就是说,想要避免冲突,就需要扩容,当负载因子达到0.75(官方给出的)时,我们就要考虑扩容了
2.2 冲突的解决-闭散列
发生冲突了,我们不能坐视不管,需要解决冲突。解决冲突的一种方法是闭散列,也叫开放地址法。
- 线性探测
如
插入14,发现哈希地址为4的位置已有元素,此时就往后找空位,插入到空位即可
缺点:冲突的元素容易聚集在一个地方 - 二次探测
按照公式:H = (H0+i^2)%m
H0表示第一次冲突时的位置(下标),i表示冲突的次数(第几次冲突),m是数组长度,要到插入的位置H
2.3 冲突的解决-开散列
开散列,也叫开放地址法、链地址法、哈希桶。
在Java中,这里的数组不是简单的数字,而是数组+链表,每个元素存储的是链表头结点的地址,冲突的元素都是头插或者尾插在链表中,链表的长度不会太长,当链表长度过长,这个链表则会变成红黑树!!!
3. 哈希桶的实现
java
public class HushBucket {
public double LoadFactor = 0.75;//默认的负载因子
static class Node {
public int key;
public int val;
public Node next;
public Node(int key, int val) {
this.val = val;
this.key = key;
}
}
//计算当前负载因子
private double getLoadFactor() {
return size * 1.0 / array.length;
}
//扩容
private void resize() {
//每个元素都需要重新哈希
Node[] newArr = new Node[array.length * 2];
for (int i = 0; i < array.length; i++) {
Node cur = array[i];
//遍历链表
while (cur != null) {
int newIndex = cur.key % newArr.length;
Node cN = cur.next;
cur.next = newArr[newIndex];
newArr[newIndex] = cur;
cur = cN;
}
}
array = newArr;
}
public int size;//元素个数
public Node[] array;//数组
public HushBucket() {
this.array = new Node[10];
}
public void put(int key, int val) {
int index = key % array.length;
Node cur = array[index];
while (cur != null) {
if (cur.key == key) {
cur.val = val;
return;//key不能重复,插入重复的key相当于更新val
}
cur = cur.next;
}
Node newNode = new Node(key, val);
newNode.next = array[index];
array[index] = newNode;
size++;
if (getLoadFactor() >= LoadFactor) {
//当前负载因子大于等于默认负载因子,需要扩容
resize();
}
}
//获取key值的val
public int get(int key) {
int index = key % array.length;
Node cur = array[index];
while (cur != null) {
if (cur.key == key) {
return cur.val;
}
cur = cur.next;
}
return -1;
}
}
注意事项:
扩容时,所有元素都需要进行重新哈希,因为容量变了,根据哈希函数计算的结果也会不同