【C#】Dictionary底层实现

Dictionary的键值对映射是通过哈希算法的函数建立的。这里不对哈希算法做过多的解释,算法本身就是将不定长度的键(可以是整数、字符串或对象)转化成一个固定值。

字典的关键成员

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private struct Entry
{
    public int hashCode;
    public int next;
    public K key;//字典中键的类型
    public V value;//字典中值的类型
}

private int[] buckets;//哈希桶数组
private Entry[] entries;//数据实体数组

buckets作用:存储entries 数据实体数组的索引

存储原理(添加键值对)

1.通过哈希(Hash)算法获取键的哈希值,赋值到数据实体 中hashCode

2.将hashCode对buckets数组长度取余(%)获得buckets数组中的buckets下标

3.通过buckets下标获得buckets数组中的元素(即为entries下标)

a.元素有效(!= -1)代表buckets 的索引位置 存储了 entries数组中索引,将当前元素赋值给Entry数据实体的next,并将Entry数据实体的索引赋值给buckets数组中的元素

b.元素无效(== -1)代表buckets 的索引位置 没有 entries数组中索引,将Entry数据实体的索引赋值给buckets数组中的元素

存储例子

插入数据A

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Dictionary.Add("a", 123);
  1. 假设* 通过哈希(Hash)算法获取键("a")的值为10
  2. 将10对buckets数组长度取余(%)获得buckets数组中的索引2
  3. 通过 下标2 获得buckets数组中的buckets[2]
  4. buckets[2] == -1 代表buckets 的索引位置 没有 entries数组中索引,将Entry数据实体的索引赋值给buckets数组中的元素,即buckets[2] = 0

插入数据B

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Dictionary.Add("qwe", 456);
  1. 假设* 通过哈希(Hash)算法获取键("qwe")的值也为10
  2. 将10对buckets数组长度取余(%)获得buckets数组中的索引2
  3. 通过 下标2 获得buckets数组中的buckets[2]
  4. buckets[2] != -1 代表buckets 的索引位置 存储了 entries数组中索引,将当前元素赋值给Entry数据实体的next,即数据B的next = buckets[2] = 0,并将Entry数据实体的索引赋值给buckets数组中的元素,即buckets[2] = 1

读取原理(通过键获取值)

  1. 通过哈希(Hash)算法获取键的哈希值,赋值到数据实体 中hashCode
  2. 将hashCode对buckets数组长度取余(%)获得buckets数组中的buckets下标
  3. 通过buckets下标获得buckets数组中的元素(即为entries下标)
  4. 根据下标获取entries中的数据,判断Entry数据的key是否与想获取的相同
    a. 相同,返回Entry数据的value
    b. 不相同,根据Entry数据的next获取entries中的数据,直到key与想获取的相同,才返回value

读取例子

获取数据A

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Dictionary["a"]
  1. 假设* 通过哈希(Hash)算法获取键("a")的哈希值,赋值到数据实体为10
  2. 将10对buckets数组长度取余(%)获得buckets数组中的索引2
  3. 通过 索引2 获得buckets数组中的 buckets[2] = 1
  4. 根据 1 获取entries中的数据,判断 entries[1].key == "a"?
  5. (entries[1].key) = "qwe" != "a",根据Entry数据的next获取entries中的数据 entries[next] = entries[0],直到key与想获取的相同 entries[0].key == "a",才返回entries[0].value = 123

获取数据B

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Dictionary["qwe"]
  1. 假设* 通过哈希(Hash)算法获取键("a")的哈希值,赋值到数据实体为10
  2. 将10对buckets数组长度取余(%)获得buckets数组中的索引2
  3. 通过 索引2 获得buckets数组中的 buckets[2] = 1
  4. 根据 1 获取entries中的数据,判断 entries[1].key == "qwe"?
  5. 相同,返回entries[1].value = 456

因为作者精力有限,文章中难免出现一些错漏,敬请广大专家和网友批评、指正。

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